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LA SCOPERTA DELLE PARTICELLE SUBATOMICHE Laboratorio di Fisica Nucleare Prof. E. Maina Specializzande: Bertolina Lucia Di Maggio Luisa Ferrari Trecate.

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Presentazione sul tema: "LA SCOPERTA DELLE PARTICELLE SUBATOMICHE Laboratorio di Fisica Nucleare Prof. E. Maina Specializzande: Bertolina Lucia Di Maggio Luisa Ferrari Trecate."— Transcript della presentazione:

1 LA SCOPERTA DELLE PARTICELLE SUBATOMICHE Laboratorio di Fisica Nucleare Prof. E. Maina Specializzande: Bertolina Lucia Di Maggio Luisa Ferrari Trecate Irene

2 Contesto Classe 5 a di liceo scientifico con programma PNI Tempi 6 ore di lezione: 4 per poter spiegare adeguatamente i concetti prefissati 2 ore da dedicare alle letture proposte Metodologia Lezioni a carattere frontale. Lezione a carattere dialogato Lavori di gruppo.

3 Prerequisiti Prerequisiti matematici § Il calcolo algebrico § I logaritmi e le funzioni esponenziali § Il calcolo delle derivate Prerequisiti fisici § Le leggi del moto di Newton § La legge di conservazione della quantità di moto § La legge di conservazione dellenergia § La forza elettrica e il campo elettrico § La forza magnetica e il campo magnetico § Il moto delle particelle cariche § Lo spettro elettromagnetico e le sue radiazioni Prerequisiti chimici § Gli isotopi § Le reazioni chimiche e il loro bilanciamento § La massa atomica

4 Obiettivi Obiettivi generali § Conoscere aspetti di storia della fisica atomica § Capire che la fisica non è una scienza immutabile ma una scienza in continua evoluzione e aggiornamento § Conoscere le basi sperimentali dei vari concetti fisici presentati § Leggere, capire ed interpretare testi di fisica in lingua originale (lingua inglese) Obiettivi specifici § Conoscere le basi sperimentali e teoriche che portano alle scoperte degli elettroni, del nucleo atomico, dei protoni e dei neutroni. § Conoscere i dettagli delle varie scoperte presentate, riuscendo a coglierne gli aspetti essenziali. § Conoscere e capire le conseguenze delle scoperte presentate, dando loro il giusto peso nella storia della fisica. § Analizzare articoli scientifici originali, cogliendone i punti essenziali e capendo come si strutturavano le ricerche scientifiche di inizio 1900.

5 Collegamenti interdisciplinari Lettura di testi di fisica originali in collaborazione con il docente di lingua inglese Materiale e sussidi Il libro di testo adottato Schede preparate dal docente Le letture dei testi originali Valutazione Questionario, della durata di unora, inerente gli argomenti trattati e le letture storiche presentate, anche con domande in lingua inglese

6 Presentazione dellargomento Lunità didattica che tratteremo, sviluppata seguendo una linea guida di tipo storico cronologico, tocca i seguenti punti: o La scoperta dellelettrone o La scoperta del nucleo o I numeri atomici o La scoperta del protone o La scoperta del neutrone

7 LA SCOPERTA DELLELETTRONE ( J. J. Thomson ) Nel tubo a raggi catodici le particelle passano attraverso una regione di deflessione L 1, in cui sono soggette a forze elettriche o magnetiche, agenti ad angolo retto rispetto alla loro direzione originale, e che poi passano attraverso una regione di drift L 2, in cui si muovono liberamente fino ad urtare il fondo del tubo: quando urtano il fondo appare un alone luminoso. La formula ricavata risulta essere: = al fondo del tubo Massa del raggio × (velocità del raggio) 2 Deflessione dei raggi Forza sul raggio × L 1 × L 2

8 = dovuto ad Massa del raggio × (velocità del raggio) 2 Deflessione dei raggi Carica del raggio × × L 1 × L 2 = dovuto a Massa del raggio × velocità del raggio Deflessione dei raggi Carica del raggio × × L 1 × L 2 Introducendo un campo elettrico Introducendo un campo magnetico

9 Deduced Deduced ratio of Gas in velocity particle cathode- Material Electric Electric Magnetic Magnetic of ray mass ray of field deflection field deflection particles to charge tube cathode (N/C) (m) (Niamp.m) (m) (mlsec) (kgIC) AirAluminu m 1.5 x x x x AirAluminu m 1.5 x x x x AirAluminu m 1.5 x x x x Hydrog en Aluminu m 1.5 x x x x Carbon dioxide Aluminu m 1.5 x x x x AirPlatinum1.8 x x x x AirPlatinum1.0 x x x x

10 Calore ½ massa (velocità) 2 = Carica depositata Carica elettrica delle particelle Rapporto calore – carica elettrica Gas in cathode Measured ratio Mass x Velocity Deduced Deduced ray tube of heat energy Electric charge velocity mass/charge to charge deposited (Kg M/sec C) (m/sec) ratio (J/C) (Kg/C) Tube 1: Air 4.6x x x x Air 1.8 x x x Air 6.1x x x x Air 2.5x x x x Air 5.5x x x x Air x x x Air x x x Hydrogen 6 x x x x Hydrogen 2.1x x x x Carbon dioxide 8.4 x x x x Carbon dioxide 1.47x x x x Carbon dioxide 3 x x x x

11 LA SCOPERTA DEL NUCLEO ( E. Rutherford) Esperienza con Geiger e Marsden dello scattering (1911)

12 I NUMERI ATOMICI E. Rutherford (1911)

13 H. G. Moseley (1913)

14 LA SCOPERTA DEL PROTONE (E. Rutherford) 7 N He 4 8 O H 1

15 LA SCOPERTA DEL NEUTRONE (J. Chadwick) Problema: se latomo è fatto solo da protoni ed elettroni, come mai A > Z, ad eccezione dellidrogeno? I. Curie e F. Joliot

16 J. Chadwick (1932) Velocità Velocità iniziale Peso atomico raggio rinculo raggio Peso atomico raggio + Peso atomico nucleo di = 2 del

17 Calcolo della massa del neutrone paraffina neutroneprotone vpvp v v V p =0 a partire da: si ricava:


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