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Gli Spettri di Assorbimento

     
    Come molte altre importanti scoperte scientifiche, l'osservazione di Fraunhofer delle linee spettrali fu completamente fortuita. Fraunhofer non stava cercando niente del genere; stava solo provando alcuni nuovi prismi che aveva realizzato. Quando inviò la luce solare prima attraverso una sottile fessura poi in uno dei suoi prismi, Fraunhofer osservò, come si aspettava, uno spettro con i colori dell'arcobaleno --ma, con sua grande sorpresa, lo spettro conteneva una serie di righe scure. 
    Righe scure? Ma è il contrario di quello che abbiamo detto finora. Prima mi hai detto che elementi diversi producono una serie di linee luminose di varie lunghezze d'onda. 
    Questo è quello che succede quando un elemento viene scaldato. Secondo il modello di Bohr, riscaldando gli atomi si fornisce loro dell'energia, e qualche elettrone può saltare ad un livello energetico superiore. Quando poi uno di questi elettroni ritorna ad un livello inferiore, emette un fotone -- con una delle frequenze caratteristiche di quell'elemento, ovviamente.
    E quei fotoni creano le righe luminose nello spettro che mi hai mostrato prima. 
    Esattamente -- questo spettro viene chiamato uno spettro di emissione. Ma c'è un altro modo in cui gli elementi possono produrre uno spettro. Invece di un campione riscaldato, immagina di avere la sostanza sotto forma di un gas abbastanza freddo. Facciamo in modo che una sorgente di luce bianca -- che contiene luce visibile di ogni lunghezza d'onda -- illumini il gas. Quando i fotoni provenienti dalla sorgente attraversano il gas, alcuni di essi interagiscono con gli atomi del gas -- a patto che abbiano la frequenza necessaria per portare un elettrone di un atomo da un livello energetico ad uno più alto. I fotoni con queste particolari lunghezze d'onda sono quindi assorbiti dal gas. Gli atomi, come tu notavi prima, sono invece "trasparenti" per i fotoni di altre frequenze...
    Quindi tutte le altre frequenze attraversano tranquillamente il gas. Allora lo spettro della luce che è passata attraverso il gas dovrebbe avere qualche lacuna, in corrispondenza delle frequenze che sono state assorbite.  
    Hai ragione. Lo spettro con queste frequenze mancanti è chiamato uno spettro di assorbimento. (Nota che le righe scure in uno spettro di assorbimento appaiono alle stesse frequenze alle quali si trovano le righe luminose del corrispondente spettro di emissione). 
    E' questo quello che vide Fraunhofer?
    Sì. Ad un'analisi attenta, lo spettro "continuo" della luce solare si rivela essere uno spettro di assorbimento. Per arrivare sulla Terra, la luce solare deve passare attraverso l'atmosfera del Sole, che è molto più fredda rispetto a dove viene emessa la luce. I gas dell'atmosfera assorbono quindi parte delle frequenze, creando le circa 600 righe scure che Fraunhofer osservò. (Ora sono chiamate righe di Fraunhofer in suo onore.) 

    Fraunhofer, comunque, era all'oscuro di tutto ciò. Nessuno fornì una spiegazione delle righe spettrali per decine di anni... 



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