L’atomo di Bohr e lo spettro dell’idrogeno
Il gas idrogeno eccitato non emette luce di tutti i colori, ma solo alcune righe precise. Bohr nel 1913 lo spiegò con un modello in cui l’elettrone può stare solo su certe orbite, ciascuna con la sua energia. Quando l’elettrone salta da un livello più alto a uno più basso, emette un fotone che porta via esattamente la differenza di energia.
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Efotone = Ei − Ef = h c / λ
I livelli dell’idrogeno valgono En = −13,6 eV / n²: −13,6 eV il fondamentale, −3,4 eV il secondo, −1,51 eV il terzo. L’energia è negativa perché l’elettrone è legato: per strapparlo dal livello fondamentale servono 13,6 eV. Il raggio delle orbite cresce come n².
I salti che arrivano al livello 2 formano la serie di Balmer, l’unica nel visibile: la riga rossa a 656 nm (da 3 a 2), l’azzurra a 486 nm, le viola a 434 e 410 nm. Quelli che arrivano al livello 1 (serie di Lyman) sono nell’ultravioletto, quelli verso il livello 3 (Paschen) nell’infrarosso.
Il modello di Bohr è superato dalla meccanica quantistica, in cui l’elettrone non ha un’orbita ma una nuvola di probabilità; però i livelli di energia dell’idrogeno sono proprio questi. Ogni elemento ha le sue righe, come un’impronta digitale: così si scopre di che cosa sono fatte le stelle.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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