Una Teoria a Variabili Nascoste in Sostituzione della Meccanica Quantistica

Uno dei settori della fisica sperimentale la quale ha, storicamente, contribuito alla nascita della Old Quantum Theory, ma che nello stesso tempo ha giocato un importante ruolo di conferma alle previsioni teoriche, sia della vecchia sia della moderna teoria quantistica, è la spettroscopia.

E noto che la luce emessa da una sorgente si propaga nello spazio in ogni direzione. Se essa incontra un corpo “opaco” (in cui le radiazioni non possono propagarsi), si genera un cono d’ombra. Se la superficie è levigata i raggi possono subire una riflessione, se non è levigata possono subire una diffusione. Se invece penetrano in un corpo trasparente ma vengono deviati, allora si ha il fenomeno della rifrazione, che provoca la scomposizione della luce policromatica in radiazioni di diverso colore (lunghezza d’onda) che possono essere raccolte su uno schermo dando origine allo spettro. L’esperimento di scindere la luce nei suoi colori componenti fu effettuato da Newton nel 1666, ponendo le basi della spettroscopia.

Esistono tre tipi di spettri:
- Ad emissione continua: studiando la radiazione ottenuta scaldando un corpo nero si otterrà uno spettro continuo che contiene tutte le onde elettromagnetiche esistenti, poiché in esso non vi sono interruzioni tra una radiazione e l’altra;
- Ad emissione a righe o bande: si ottiene usando come sorgente un gas rarefatto (a bassa densità e pressione) ad elevata temperatura. Lo spettro che ne deriva non è continuo ma a righe o bande (caratteristiche di specie poliatomiche). Gas con diversa composizione danno diversi insiemi di righe caratteristiche, per questo motivo esso è utile per identificare la composizione chimica di un gas.
- Ad assorbimento: quando la luce emessa da una sorgente passa per un gas a bassa pressione. Esso consente di identificare la natura chimica di una sostanza allo stato però gassoso.

Per eseguire un’analisi spettro-fotometrica si misura l’entità dell’assorbimento di una radiazione luminosa con un campione posto davanti ad una sorgente di radiazioni. Per interpretare i fenomeni che avvengono è necessario conoscere le caratteristiche delle sorgenti luminose e la struttura della materia. L’assorbimento della radiazione provoca un aumento dell’energia interna della sostanza che assorbe. Ciò implica una eccitazione delle particelle componenti(elettroni, atomi, molecole, ecc...), che produce fenomeni caratteristici per ogni sostanza.

Secondo la Meccanica Quantistica l’energia delle particelle costituenti la materia è quantizzata, può cioè assumere solo certi valori discreti. In condizioni normali una particella si trova in un stato di minima energia. Quando una radiazione colpisce la particella, se l’energia dei fotoni è uguale alla differenza fra l’energia di uno stato eccitato e quella dello stato fondamentale nel quale la particella si trova, la radiazione viene assorbita e la particella passa dallo stato fondamentale a quello eccitato. Poiché ad ogni sistema molecolare è associata una distribuzione caratteristica dei livelli energetici (elettronici, vibrazionali, rotazionali) l’assorbimento di una data radiazione è una proprietà caratteristica di quel sistema e non di altri. La Meccanica Quantistica consente di spiegare perché l’assorbimento di una determinata radiazione è specifico per ogni sostanza e dà luogo ad un caratteristico spettro di assorbimento. Essa inoltre, mediante lo sviluppo delle regole di selezione, permette di stabilire quali transizioni siano proibite e quali invece siano permesse.