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La fisica moderna

Emissione e assorbimento di fotoni

Gli elettroni, quando si trovano sui loro livelli energetici stazionari, non irraggiano energia. L'irraggiamento avviene solo quando un elettrone viene a trovarsi su uno stato eccitato, dal quale tende spontaneamente a ritornare allo stato fondamentale. Il salto energetico da un livello superiore a un livello inferiore è accompagnato dall'emissione di un fotone. Per portare un elettrone dal livello fondamentale a un livello eccitato occorre fornirgli una quantità sufficiente di energia, pari o maggiore del salto quantico tra i due livelli. In questo caso il salto è accompagnato dall'assorbimento di un fotone.

Se gli viene fornita sufficiente energia, può succedere che l'elettrone venga separato dal nucleo e diventi indipendente: in questo caso l'atomo si trasforma in uno ione positivo e si dice che è ionizzato. L'atomo privato di una o più delle sue cariche negative non perde però le sue caratteristiche fisico-chimiche, il che significa che si tratta dello stesso elemento chimico, carico positivamente, poiché a questo punto il numero Z di protoni all'interno del nucleo (che caratterizza l'elemento chimico) rimane invariato, ma risulta maggiore del numero di elettroni e di conseguenza la loro carica positiva non è più controbilanciata dalla carica negativa degli elettroni. L'energia che occorre fonire a un atomo per separare un elettrone dal nucleo viene detta energia di ionizzazione.

Il fenomeno dell'emissione di fotoni che accompagna il passaggio di un elettrone da un livello superiore a uno inferiore può venire indotto artificialmente in un sistema atomico, fornendo all'elettrone un'energia esattamente pari alla differenza di energia tra due salti quantici predefiniti: in questo caso si parla di emissione stimolata e su questo fenomeno si basa il principio di funzionamento del laser.

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