2014-07-15

Compito Istituzioni di Struttura della Materia del 15-07-2014
ESERCIZIO 1
a. Ricava la Regola degli Intervalli di Landé relativa agli spostamenti di energia dovuti all’interazione LS,
secondo cui fissati L ed S la differenza di energia tra due livelli consecutivi con diverso J è proporzionale
a J.
b. La configurazione dello stato fondamentale del Fe è [Ar] 3d6 4s2. Sapendo lo stato fondamentale ha 5
livelli ai numeri d’onda relativi 0, 415.9, 704.0, 888.1 e 978.1 cm-1, valuta quanto bene la suddetta
regola riproduce i dati sperimentali (se no perché?) ed estrai il valore della costante di proporzionalità
dell’interazione LS.
ESERCIZIO 2
Un gas di atomi di idrogeno è difficile da stabilizzare perché due atomi di H tendono ad accoppiarsi per
formare la molecola H2. La formazione di tali molecole è però sfavorita se si riescono ad allineare tra loro,
in direzione e verso, gli spin di una larga maggioranza di atomi.
a. Utilizzando un dispositivo di Stern-Gerlach, l’allineamento può essere ragionevolmente mantenuto
all’equilibrio termico, usando un campo magnetico di intensità opportuna e temperature
sufficientemente basse. Si discuta il motivo alla base di tale considerazione.
b. All’equilibrio termico, si determini il rapporto delle popolazioni delle due specie atomiche quando
T=1K e B=5Tesla (che effetto si sta verificando?)
c. Cosa cambia (se cambia) se al posto dell’idrogeno avessimo il litio o il sodio?
ESERCIZIO 3
La distanza media tra gli atomi di oro e di idrogeno nella molecola biatomica AuH è di 1.52 Å. Un gas
composto da tali molecole si trova in equilibrio termico alla temperatura di 300K e se ne studia lo spettro di
assorbimento puramente rotazionale.
a. Determinare l'energia in cm-1 della riga di assorbimento più intensa
b. La sensibilità dello spettrometro in dotazione e tale da poter rilevare soltanto le righe con
un'intensità superiore al 75% di quella della riga di intensità massima. Il suo potere risolutivo è
invece abbastanza elevato da potere distinguere tutte le righe coinvolte nella misura. Quante righe
si osservano? Per ciascuna si specifichi l’energia e il numero quantico rotazionale r dello stato
iniziale e finale
ESERCIZIO 4
Radiazione e.m. di lunghezza d’onda uguale a quella di linee spettrali della serie di Balmer dell’atomo di H,
possono fare avvenire effetto fotoelettrico incidendo su un metallo che ha lavoro di estrazione di 4 eV? E
nella serie di Lyman? Calcolare l’energia cinetica massima possibile degli elettroni emessi.
Tempo disponibile: 2 ore
Gli studenti del corso di 6 CFU devono svolgere solo i primi 3 esercizi in un tempo di 1 ora e mezza