I livelli energetici

Quindi è così che vanno le cose? Gli atomi sono come dei piccoli sistemi solari con gli elettroni che possono compiere salti quantici fra le orbite permesse?

Beh, non proprio. L'idea che l'elettrone orbiti realmente intorno al nucleo andò incontro a molti problemi, ed alla fine venne abbandonata dai fisici.

Ma abbiamo appena finito di dire che funzionava benissimo! Perchè dovremmo cambiare tutto?

Non ricominceremo da capo. Il concetto di "orbite speciali"  era estremamente utile, solo non useremo più l'idea di "orbita". Al suo posto, penseremo che gli elettroni stiano in particolari livelli energetici. Usiamo questa regola:   Orbita più grande = Maggiore Energia

Oh, questo è abbastanza facile. Ma perchè preoccuparsi tanto? Perchè non chiamarle semplicemente orbite?

Prima di tutto, alcune orbite hanno la stessa energia di altre, quindi a volte cambiare orbita non produce emissione di radiazione. In più, si può mostrare che gli elettroni in realtà non si muovono in piccole orbite circolari. Possiamo aprire una piccola parentesi e vedere come  l'Atomo di Schrödinger descriva più accuratamente quello che avviene all'interno degli atomi.

In realtà, pensare ai livelli energetici è comunque più sensato, poichè se l'energia dell'elettrone diminuisce l'energia extra deve pur andare a finire da qualche parte, dunque viene emessa come radiazione elettromagnetica.

Giusto, e perchè l'energia aumenti deve pur venire da qualche parte, quindi ci vuole un qualche tipo di radiazione incidente!

La prossima applet mostra il modello di Bohr insieme ad un diagramma che mostra i livelli energetici. Questa immagine dell'atomo "a livelli energetici" è così utile che molti fisici la preferiscono rispetto all'immagine degli elettroni orbitanti.

Your internet browser does NOT support Java applets. Click Here for help.

Ferma un attimo. Prima si diceva che quando un elettrone cambia la sua velocità o la sua direzione, emette radazione elettromagnetica. Ora stiamo dicendo che quando un elettrone cambia la sua orbita (o il suo "livello energetico") emette radiazione elettromagnetica. Quale delle due?

Stai cambiando le carte in tavola! Hai intenzione di chiarire le cose andando avanti oppure no?

La variazione di velocità era un'idea classica, ma i fisici quantistici capirono che la cosa importante è che l'energia dell'elettrone cambia, e la radiazione elettromagnetica compensa la differenza. Se l'energia diminuisce, l'energia extra si manifesta sotto forma di un fotone. E affinché l'elettrone acquisti energia, deve assorbire un fotone. Vediamo ora come questa teoria è in grado di spiegare in modo convincente le righe spettrali...