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Materia: Scienze
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Lo studio delle radiazioni elettromagnetiche: la spettrometria. La fonte più importante di informazioni sui corpi celesti sono le radiazioni elettromagnetiche (raggi ganmma, raggi X, luce visibile, radiazioni infrarosse e onde radio) che essi emanano, assorbono o riflettono. Per studiare le radiazioni elettromagnetiche emesse da un corpo celeste a diverse lunghezze d’onda si impiegano un gran numero di strumenti. Per mezzo del Compton Ray Observatory (che ha una capacità di 9.7 X 10 -4 nanometri) si cercano di rilevare i fotoni emessi; il satellite ROSAT ( 1.03- 12.4 nanometri) e l’ International Ultraviolet Explorer (120- 320 nanometri) rilevano i raggi X; l’ Hubble Space Telescope (HST, 120- 190 nanometri) può rilevare l’ esistenza di addensamenti di materia, mentre il Very Large Array di Soccorro (VLA), che lavora sulla banda di 10 7 - 10 9 nanometri, permette di rilevare le emissioni radio che possono confermare l’esistenza degli addensamentio di materia. Importante è lo studio degli spettri stellari, ovvero dell’ insieme di radiazioni, emesse o assorbite dagli atomi o dalle molecole, distribuite ed espresse in funzione delle lunghezze d’onda o delle frequenze, in seguito all’ eccitamento della materia. L’intero spettro elettromagnetico viene in genere suddiviso in alcune zone che comprendono quelle componenti che presentano le stesse caratteristiche di produzione e rilevazione. Lo studio spettroscopico dell’emissione e dell’assorbimento della luce da parte di elementi è stato uno dei campi di ricerca fondamentali per lo sviluppo delle conoscenze sulla struttura atomica della materia e, in ambito astronomico, per permettere una classificazione in classi spettrali (O, B, A, F, G, K e M) delle stelle. Storicamente la spettroscopia naque con Newton (che permise la scomposizioone in elemeti monocromatici di un fascio di luce bianca), ma solamente dopo il 1850, cioè quando Bunsen e Kirchhoff notarono che la frequenza delle righe spettrali, già osservate e classificate da Fraunhofer negli spettri ottici, poteva caratterizzare la natura chimica degli elementi. Mediante l’analisi spettroscopica i due ricercatori tedeschi non solo scoprirono nuovi elementi (rubidio e cesio), ma indicarono la meodologia per studiare la composizione chimica della materia extraterrestre accessibile attraverso le radiazioni generate delle stelle. Gli spettri vengono classificati in spettri di emissione e di assorbimento. A loro volta, entrambe i generi, si distinguono in spettri continui, spettri a righe e a bande. Lo spettro di emissione si ha quando le radiazioni ottiche emesse da una sorgente eccitata vengono direttamente disperse nelle componenti monocromatiche mediante uno spettroscopio ed è definito come la funzione che descrive l’andamento dell’intensità della luce emessa, al variare della lunghezza d’onda, in seguito ad eccitazione da radiazione elettromagnetica di lunghezza d’onda fissata. A seconda della materia eccitata si può ottenere: 1. uno spettro continuo, se è formato dall’insieme, più o meno esteso, di lunghezze d’onda. In laboratorio esso si ottiene scaldando un corpo nero (corpo in grado di assorbire tutte le radiazioni che riceve senza rifletterne alcuna) fino all’ incandescenza; la quantità di energia emessa ad ogni lunghezza d’onda, in un secondo da 1 m 2 di superficie del corpo nero, è espressa dalla legge di Stefan- Boltzman: E= sT 4 dove s è la costante di Stefan- Boltzman e vale 5.67 10 - 8 W m -2 K -4; la lunghezza d’onda a cui avviene il massimo dell’irradiazione è inversamente proporzionale alla temperatura assoluta del corpo nero (legge di Wien); 2. lo spettro di righe, che si ottiene utilizzando come sorgente un gas rarefatto a elevata temperatura; è formato da una sequenza discontinua di righe brillanti e ben separate su uno sfondo scuro; 3. lo spettro a bande, se è formato da una successione fitta di righe che si addensano in corrispondenza di certe lungh ()
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