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Meccanica Quantistica Stage Estivo LNF 2011 Davide Bianchi Liceo Newton (Roma) Silvia Tanzini Liceo Mancinelli-Falconi (Velletri) Tutori: D. Babusci, F.

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1 Meccanica Quantistica Stage Estivo LNF 2011 Davide Bianchi Liceo Newton (Roma) Silvia Tanzini Liceo Mancinelli-Falconi (Velletri) Tutori: D. Babusci, F. Gonnella, M. Mascolo, M. Iannarelli, R. Lenci, G. Papalino, E. Turri

2 Radiazione del corpo nero: Kirchhoff Nel 1882 kirchhoff dimostro che si puo ottenere un dispositivo che si comporta come un corpo nero mantenendo a temperatua costante le pareti di un corpo cavo nel quale sia stato praticato un forellino

3 Spettro di corpo nero Tutti i corpi neri, alla stessa temperatura, emettono radiazione termica con lo stesso spettro max T=b Legge di Wien

4 Planck Densità dei modi energia Rayleigh-Jeans

5 Cosa significa fisicamente? Non cè modo per la fisica classica di spiegare lo spettro di corpo nero Non tutti i valori di energia sono possibili; I valori di energia scambiati sono solo alcuni e sono discreti; A quanto pare esistono delle quantità minime di energia scambiata;

6 E = h h = J s Questi quanti di energia verrano poi associati ai fotoni, ovvero le particelle che trasmettono linterazione elettromagnetica. I quanti di energia

7 Il nostro esperimento Lobiettivo della nostra misura è dare una stima della costante di Planck Con i mezzi che utilizziamo ovviamente quello che possiamo aspettarci è di trovare almeno lordine di grandezza Vedremo che riusciamo a misurarla con una precisione del 10-20% !

8 Misura di h con luso di un LED Variare la corrente di alimentazione fino allaccensione del LED Misurare la tensione Graficare la curva caratteristica del diodo e linearizzarla (diodo interruttore) Estrapolare il valore di V dallintersezione della retta con lasse delle tensioni Calcolare il valore di h dalla relazione h =qV q = C carica dellelettrone h = Js = c/ c = ms -1 VsVs

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10 Selettore del LED da leggere Regolatore della tensione di alimentazione del LED Interruttori di accensione dei tre LED 12Vlettura corrente LED lettura tensione LED lettura tensione fotconvertitore

11 Risultati sperimentali Gruppo 1 : h = 6.20 x J s Gruppo 2 : h = 6.42 x J s Gruppo 3 : h = 6.91 x J s h = 6.51 x J s

12 Lesperimento delle 2 fenditure Thomas Young (1802) dimostra definitivamente la natura ondulatoria della luce

13 Interferometro di Michelson

14 2 fenditure:elettroni … anche gli elettroni producono una figura dinterferenza (!?) P 12 P 1 + P 2

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16 2 fenditure:elettroni … ogni singolo elettrone parte dal cannone e arriva al rivelatore come particella, ma percorre lo spazio tra questi comportandosi come onda, i.e. attraversando contemporaneamente entrambe le fenditure ! Ma come è possibile? Abbiamo sempre pensato lelettrone come particella: può stare qui, lì, mai in due posti nello stesso istante … incredibile, ma vero, non è questo che ci dice lesperimento !!

17 Onde di materia Elettroni come onde: de Broglie (1924)* ogni particella si propaga a cavallo di unonda pilota con impulso particella ( mv ) costante di Planck rappresentazione matematica della schizofrenia degli elettroni: connette una caratteristica ondulatoria ( ) a una particellare ( p ); non dice nulla sul meccanismo: come è possibile che uno stesso oggetto sia in un istante unonda e in quello successivo una particella ? * 3 anni prima dellosservazione sperimentale di Davisson & Germer e G. P. Thomson

18 Atomo di Bohr i.e., le orbite permesse sono quelle nella cui circonferenza sono contenute un numero intero di lunghezze donda condizione di stazionarietà per londa di de Broglie associata allelettrone atomico lelettrone non irraggia proprietà atomiche costanti

19 Esperimento di Franck-Hertz

20 Principio dIndeterminazione Risultato generale della teoria quantistica: (Heisenberg) è impossibile realizzare un dispositivo il cui scopo sia quello di determinare per quale foro passa lelettrone senza nel contempo perturbarlo a tal punto da distruggere la figura dinterferenza Matematicamente: incertezza nella posizione incertezza nell impulso

21 Artiaco Claudia Adriani Matteo Battistelli Diego Bianchi Davide Bondì Luca Coccia Ilaria De Chicchis Flavio Genovese Giordano Grisanti Giulia Guetta Rachel Luli Moreni Edoardo Nori Maria Grazia Ormando Chiara Pellegrino Paolo Pimpinella Andrea Poillucci Daniele Ruffini Silvia Salvi Giovanna Tanzini Silvia


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