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Titolo: assorbimento e colori

Scusatemi, forse dovrei saperlo o forse basterebbe andare a cercare in 
qualche libro, ma... ci provo :-)
Dal punto di vista microscopico cosa significa che un materiale assorbe 
(nel senso radiativo: trasforma energia sotto forma di radiazione in 
energia termica) la radiazione di una certa lunghezza d'onda e non 
altra; mi riferisco, in particolare e per esempio, al caso di una 
superficie che agli occhi appare rossa. Quali sono i processi 
molecolari/atomici per i quali la radiazione, per esempio, blu non viene 
diffusa ma assorbita mentre quella rossa viene essenzialmente diffusa 
(grosso modo, s'intende).
Conosco bene lo scattering di Rayleigh, di Mie, come trattare la parte 
immaginaria dell'indice di rifrazione, etc etc ma... a livello 
microscopico????? Ha qualcosa a che fare con i fononi di cui ho un vago 
ricordo in lontani anni di studio?
Grazie per chi sa suggerire anche semplicemente una lettura.
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca


 
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/


 
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 degli albori, a cui lo stesso Hund ha contribuito.
Ti ringrazio e aspetto la bibliografia sullo Hund.
Espongo un po' meglio il mio dubbio "amletico".  Quando spiego agli 
studenti il trasferimento radiativo, il corpo nero, etc, tengo molto a 
far capire la differenza tra "assorbimento", "emissione" e "diffusione" 
che, da un punto macroscopico (mi) e' piuttosto chiara.
Per esempio, come ho gia' scritto, dico che "l'assorbimento e' quel 
fenomeno che trasforma energia sotto forma di radiazione in energia 
termica; si perde completamente traccia della radiazione 
elettromagnetica (fotone) incidente la cui energia, pero', va a finire 
da qualche altra parte che la termodinamica classica e la teoria del 
corpo nero descrivono bene, etc etc". Dal punto di vista del 
trasferimento radiativo questo basta ma, alla fine, non e' che racconto 
loro una palla???? Non si tratta sempre di energia sotto la stessa 
forma, cioe' associata a campi elettromagnetici? Fotoni pure quelli?
Capisco da quello che dici che il problema e' piuttosto complesso ma: 
c'e' un modo piu' corretto di esporlo/spiegarlo?
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca

 ....differenza tra "assorbimento", "emissione" e "diffusione"
Questa e' la cosa piu' difficile: secondo me sarebbe bene darla come
dogma... poiche' potresti sempre trovarti con una domanda dello
studente attento che ti spiazza:
poiche' assorbimento ed emissione sarebbero due aspetti dello stesso
fenomeno, ma diffusione? Diffusione in prima approssimazione viene
fuori come un rapido susseguirsi delle due ( ass. ed emiss. )... ma lo
studente potrebbe sempre sospettare che allora non vi sarebbe modo di
trattare questa ultima, ci si potrebbe ricondurre comodamente alla
analisi dei soli primi due.
Einstein : teoria dei quanti di luce... lo vedo molto bene per il tuo
scopo.

 c'e' un modo piu' corretto di esporlo/spiegarlo?
Rinviare ad un buon libro di stato solido come l'Ashcroft Mermin,
ma la spiegazione che dai non e' da buttar via. La si potrebbe
compendiare eventualmente con un accenno alla difficolta' della
trattazione del regime cinetico. Si puo' riportare per esempio la
frase di Emil Wolf e Leonard Mandel: "con considerazioni elementari
che coinvolgono nulla di piu' che semplici argomenti quasi geometrici
riguardanti la conservazione dell'energia, uno e' guidato ad una
equazione integro differenziale per la propagazione della intensita'
specifica in qualsiasi mezzo isotropo, nota come equazione del
trasferimento radiativo (derivata da Hopf nel 1934, ad esempio).
Tuttavia a dispetto dell'uso estensivo della teoria del trasferimento
radiativo, non esistono derivazioni soddisfacenti, di questa basilare
equazione, dalla teoria elettromagnetica o anche dalla teoria ondulatoria
scalare, eccetto in alcuni casi speciali.


 c'e' un modo piu' corretto di esporlo/spiegarlo?
Sicuramente il problema e' complesso, anche se sappiamo che Tetis ce
la mette sempre tutta per complicare il piu' possibile qualsiasi
problema :-)
Il caso piu' semplice e' quello dell'assorbimento nei gas, dove puoi
occuparti di singoli atomi o molecole.
Gia' il caso dei solidi e' piu' complicato e presenta varie
possibilita'.
Peggio ancora con i liquidi, che pero' forse ti servono poco...
Direi invece che dovrebbe essere per te importante il caso di
assorbimento parziale, come puoi avere in un certo spessore di gas o
anche da parte di superfici solide (es. un cartone grigio).
Semplificando quanto occorre possiamo dire che un fotone ha una certa
prob. di essere assorbito e un'altra di scappar via, magari in
direzione diversa (diffusione, riflessione).
Se viene assorbito la sua energia temporaneamente resta come
eccitazione di qualche grado di liberta' del sistema (atomo,
cristallo...). Ma poi il sistema rilassa verso l'equilibrio, il che
vuol dire che l'energia (a causa di varie interazioni, es. urti) si
distribuisce in diversi gradi di liberta', e alla fine in tutti.
In poche parole, il corpo assorbente si scalda.
Naturalmente il corpo emette la sua quota di radiazione, ma questo
puo' essere visto come un processo indipendente dall'altro, salvo
eccezioni che in termini generali si chiamano "fluorescenza": il corpo
riemette piu' o meno rapidamente una radiazione in stretta relazione
con quella assorbita, ma con frequenza di regola minore (legge di Stokes).
Il 2005 e' ormai passato, ma e' sempre il caso di ricordare che la
spiegazione della legge di Stokes fu uno dei risultati del famoso
lavoro di Einstein.
Poi ci sono eccezioni di altro genere, la piu' importante delle quali
e' l'effetto fotoelettrico nelle sue varie forme, da quella classica
(ancora Einstein!) ai fotodiodi.
E' questo un caso in cui la radiazione assorbita non viene
termalizzata e puo' infatti essere recuperata come energia elettrica.
Forse potrei continuare ancora un bel po', ma immagino che quanto ho
detto ai fini didattici sia anche troppo...
 
-- 
Elio Fabri

 Grazie per chi sa suggerire anche semplicemente una lettura.
Diversi anni fa, quando era ancora una pubblicazione valida, "Le Scienze"
editò nella serie dei Quaderni un fascicolo antologico dal titolo "Luce e
Materia" (a cura di F. Celentano mi pare), che raccoglieva un certo numero
di articoli in tema, già pubblicati in precedenza nella rivista.
Tra gli altri ve ne era uno a firma di Viktor Weisskopf, di taglio
divulgativo data la rivista, che affrontava proprio il tema della
colorazione dei corpi per effetto dell'interazione tra radiazione e
materia.
Penso che potrebbe fornirti qualche idea interessante su come affrontare
l'argomento in modo non troppo specialistico.
Saluti,
Aleph   
-- 
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