Le righe di emissione e di
assorbimento
con lunghezza d'onda ben definita sono
tipiche dei gas. Lo spettro della luce emessa da un solido o un liquido è
generalmente molto diversa, in quanto non presenta righe discrete ma è continuo
in un intervallo di lunghezze d'onda. La radiazione a carattere universale
emessa dalla materia condensata è la radiazione del corpo nero, caratterizzata
da uno spettro continuo con forma caratteristica. Per <<corpo nero>> intendiamo
una sostanza ideale che assorbe o emette radiazioni di tutte le lunghezze d'onda
senza privilegiarne alcuna.
 (I materiali reali
possiedono tutti un'emissività inferiore a quella teorica ma molti approssimano
lo spettro del corpo nero a temperatura elevata). Questa radiazione
ricopre un
ruolo importante nella storia della fisica, dato che è stata l'analisi dello
spettro del corpo nero e ha portato Max Plank a introdurre l'ipotesi dei quanti
nel 1900. Egli trovò che solo ammettendo la quantizzazione dell'energia
era possibile spiegare la forma dello spettro del corpo nero. Nel corpo nero
ideale lo spettro della radiazione non dipende dalla composizione chimica
dell'emettitore e dipende da una sola variabile: la temperatura. Allo zero
assoluto tutti gli atomi occupano il livello energetico più basso disponibile e
non viene emessa radiazione. All'aumentare della temperatura alcuni atomi
entrano in stati eccitati ma, dato che il processo di eccitazione è casuale,
essi vengono a occupare un gran numero di stati, caratterizzati da un ampio
spettro di energie. A qualsiasi temperatura finita il numero degli stati
occupati aumenta gradualmente con l'energia fino a un massimo, poi decresce
gradualmente. Quindi la forma dello spettro assomiglia quello di un'onda in
procinto di frangersi. La posizione della cresta e la forma più o meno ripida
dell'onda dipendono dalla temperatura. A temperatura ambiente le eccitazioni
termiche sono confinate a livelli energetici bassi e viene emessa radiazione
solo nella regione dell'infrarosso. Quando la temperatura raggiunge circa 700°
centigradi la maggior parte dell'emissione è ancora dell'infrarosso, ma comincia
a comparire della radiazione visibile percepibile come una luminosità rossastra.
All'aumentare della temperatura, il picco della curva si sposta verso energia
più elevate e lunghezze d'onda inferiori, così che l'oggetto riscaldato diventa
più luminoso e cambia colore.
La serie dei colori va dal rosso
all'arancio, al giallo, al bianco e infine all'azzurro chiaro.
Nella fiamma di un pezzo di legno di
una candela le particelle incandescenti di carbone emettono una radiazione
corrispondente a quella del corpo nero alla temperatura di non più di 1500 °C,
con una colorazione della luce che va dal rosso al giallo. Il filamento di
tungsteno di una lampada a incandescenza ha una temperatura di circa 2200 °C e
fornisce una luce calda e bianco-giallastra. Una lampada flash, che può
raggiungere una temperatura di 4000 °C produce una luce ancor più bianca. Lo
spettro della luce solare è molto simile alla curva del corpo nero. La sua forma
determinata dalla temperatura esistente sulla superficie del Sole, che è di
circa 5700 °C. Questo spettro possiede un picco allargato e centrato su i 2,2
elettronvolt, pari a 560 nm, nella zona del giallo-verde. Il massimo di
sensibilità dell'occhio umano cade appunto in quella zona. In effetti l'idea di
Bianco pare dipendere in gran parte dallo spettro della luce del giorno, che è
dominata dalla radiazione del Sole. Grosso modo la luce viene percepita come
bianca se il suo aspetto non somiglia a quello della luce solare. Gli altri
colori possono venire definiti in base allo scostamento dello spettro solare.
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Lo spettro della luce
solare ha un andamento molto vicino a quello della sensibilità dell'occhio
umano; ne segue che la luce appare bianca quando la sua composizione spettrale è
prossima a quella del Sole, mentre i colori possono essere definiti in base a
come si spostano dallo spettro solare. La radiazione del Sole è circa uguale a
quella di un corpo nero riscaldato alla temperatura di 5700° centigradi.
La forma dello spettro
di corpo nero è determinata esclusivamente dalla temperatura. All'aumentare di
questa essa diventa più stretta, con picco spostato verso le basse lunghezze
d'onda. Quindi riscaldando un oggetto il suo colore cambia dal nero (nessuna
emissione), al rosso, al giallo e infine all'azzurro pallido.
Lo spettro
può venire descritto come lunghezza d'onda, frequenza o energia, che sono
solo i mezzi alternativi per descrivere una radiazione.
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quelli della via lattea
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