Esperimento di meccanica quantistica: lo spettro di una scarica elettrica

Se si produce una scarica elettrica in aria – un fulmine, per esempio, o la scintilla dell’accendi-gas – si osserva una luce brillante apparentemente bianca. In realtà, la composizione spettrale della luce emessa dalla scarica è dominata dalle righe di emissione dell’azoto atomico (l’azoto rappresenta circa l’80% della nostra atmosfera) che viene ionizzato ed eccitato dalla scarica elettrica. Quando gli elettroni legati tornano al loro stato di energia più basso, viene emesso un fotone di energia uguale al salto energetico tra i livelli.

Con lo spettrometro che abbiamo costruito è possibile osservare questa emissione, che avviene nel visibile ma anche nell’infrarosso, con righe molto intense intorno ai 750 nm (nanometri).

Per generare una scarica in aria, si può costruire un semplice circuito per alzare la tensione di una batteria ricaricabile al litio da 3.7 Volt, fino a diverse migliaia di Volt. Il costo complessivo dei componenti (batteria, elevatore di tensione e pulsante) è di circa 15 euro.

Quando la batteria viene collegata all’elevatore di tensione, con un pulsante, si genera un’alta tensione tra i due elettrodi in uscita, e questo produce una forte scintilla. Occorre fare molta attenzione perché si generano alte tensioni; la scarica elettrica è anche notevolmente rumorosa.

Gli studenti NON dovranno in nessun caso maneggiare questo oggetto per evitare rischi di qualsiasi genere. La scarica potrebbe creare interferenze elettromagnetiche potenzialmente pericolose per portatori di pacemaker. Qui sotto lo schema dei collegamenti.