Analisi di Einstein dell'interazione radiazione-materia
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![Abbozzo termodinamica](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/03/Thermodynamics_icon.svg/45px-Thermodynamics_icon.svg.png)
Albert Einstein si occupò del problema dell'interazione tra radiazione e materia nel 1917 pubblicando nel Volume 18 di Physika Zeitschrift l'articolo On the Quantum Theory of Radiation.[1] Nell'articolo affronta l'argomento analizzando la radiazione di corpo nero per mezzo della nuova teoria quantistica.
[1] Nel 1900 Max Planck, introducendo la quantizzazione dell'energia di un'onda elettromagnetica, aveva ricavato con metodi statistici l'espressione per la distribuzione spettrale della densità di energia della radiazione di corpo nero:
Questa espressione verificava la legge di Wien e risolveva il problema della "catastrofe dell'ultravioletto".[2][3][4]
Einstein ricava che, in presenza di radiazione elettromagnetica, la probabilità di transizione per unità di tempo tra due livelli energetici (, ) di un elettrone atomico è proporzionale alla densità di energia della radiazione alla frequenza corrispondente alla distanza tra i due livelli secondo la legge di Planck:
dove è detto coefficiente di Einstein. Tale probabilità risulta essere la stessa sia per l'assorbimento che per l'emissione, di conseguenza si ottiene che un corpo nero raggiunge l'equilibrio quando i due livelli energetici sono ugualmente popolati. Questo risultato è in contrasto con la distribuzione di Boltzmann, sperimentalmente verificata, che prevede un andamento all'equilibrio della popolazione dei livelli energetici proporzionale al fattore .
Per risolvere il problema Einstein introduce per la probabilità di emissione un secondo coefficiente che non dipende dalla densità di radiazione:
questo coefficiente rappresenta l'emissione spontanea (). Tenendo conto di questo nuovo fattore Einstein riesce a ricavare l'espressione di Planck per la distribuzione spettrale della densità di energia.
Note
- ^ a b Volume 6: The Berlin Years: Writings, 1914-1917 (English translation supplement) page 220, su einsteinpapers.press.princeton.edu. URL consultato il 13 giugno 2024.
- ^ (EN) Glenn Elert, Blackbody Radiation, hypertextbook, 2023. URL consultato il 13 giugno 2024.
- ^ (EN) Planck's Quantum Theory & Wien's Displacement Law – HSC Physics, su Science Ready. URL consultato il 13 giugno 2024.
- ^ Legge di Planck, su www.chimica-online.it. URL consultato il 13 giugno 2024.
Voci correlate
- Coefficienti di Einstein
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d8/Bar_magnet.jpg/25px-Bar_magnet.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b4/P_physics.svg/25px-P_physics.svg.png)