Interazione tra radiazione e materia: fondamentale per la comprensione della spettroscopia
Lo studio dell’interazione tra radiazione e materia è di fondamentale importanza per comprendere la spettroscopia e l’analisi strumentale. Le particelle possono esistere in stati quantici e assumere valori discreti di energia, come vibrazionali, rotazionali, elettronici, di spin nucleare ed elettronico. Quando una radiazione colpisce la particella e l’energia dei fotoni è uguale alla differenza di energia tra lo stato fondamentale e uno stato eccitato, si verifica l’assorbimento di energia dalla particella.
Diversi tipi di transizione
A seconda dell’energia dei fotoni incidenti, possono esserci transizioni tra diversi stati, come stati di spin nucleare, stati di spin elettronico, stati vibrazionali e rotazionali e stati elettronici. Ogni transizione è associata a un particolare campo della spettroscopia. Con radiazioni ad energia superiore, come i raggi X, l’interazione avviene con un diverso meccanismo. La frequenza di emissione o di assorbimento di una radiazione è una proprietà caratteristica di un certo particolare sistema atomico, fornendo informazioni sulle proprietà elettroniche e nucleari delle particelle che lo costituiscono.
Frequenza di risonanza
Una radiazione può interagire con una particella quando non è in risonanza, tuttavia, in questo caso, non avviene assorbimento di energia da parte della particella. Si può immaginare un atomo come un oscillatore classico che può assumere tutte le frequenze di oscillazione possibili. La frequenza di risonanza corrisponde a un salto quantico da un livello energetico all’altro. Una radiazione di frequenza diversa che colpisce un atomo induce l’atomo a vibrare con la stessa frequenza della radiazione incidente, ma con fase e ampiezza differenti.
Oscillatori elettrici
Molecole come acqua, ossigeno e metano possono essere esaminate secondo questo modello, essendo considerate come oscillatori elettronici con frequenze di risonanza differenti. L’interazione con la materia provoca un ritardo nella propagazione della luce e una diminuzione di velocità, mentre la riemissione delle radiazioni da parte delle particelle in tutte le direzioni porta alla dispersione della luce visibile.
In conclusione, l’interazione tra radiazione e materia costituisce la base delle tecniche spettroscopiche e fornisce informazioni fondamentali sulle proprietà elettroniche e nucleari delle particelle che costituiscono la materia.
