La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Latomo e i quanti di energia Università Cattolica di Brescia Stage Estivi - Laboratorio di Fisica Moderna 15-17 Luglio 2002 Mattia Benedet, Raffaele De.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Latomo e i quanti di energia Università Cattolica di Brescia Stage Estivi - Laboratorio di Fisica Moderna 15-17 Luglio 2002 Mattia Benedet, Raffaele De."— Transcript della presentazione:

1 Latomo e i quanti di energia Università Cattolica di Brescia Stage Estivi - Laboratorio di Fisica Moderna Luglio 2002 Mattia Benedet, Raffaele De Troia, Piero Del Boca, Alberto Giannì, Luca Guasco, Carmine Ignone, Serena Nocera, Marzia Romeo, Stefania Spennato, Stefano Stella

2 Thomson nel 1897, alla luce della teoria elettromagnetica elaborata da Maxwell il quale sosteneva che tutti gli effetti magnetici sono legati ad effetti elettrici,tramite un tubo catodico,in cui le particelle cariche(elettroni) possono essere accelerate,si propose di misurare il rapporto tra la carica(e) e la sua massa (m), cioè: ESPERIMENTO DI THOMSON

3 Lesperimento si basa sul fenomeno secondo il quale una carica posizionata in un campo magnetico B subisce una forza F perpendicolare alla propria velocità v, che determina unaccelerazione centripeta a e quindi un moto circolare uniforme. La forza è data (espressione di Lorentz): Se B e v sono perpendicolari allora:

4 Come misurare v?Elettroni in movimento? Si crea un campo elettrico E uniforme che produce sugli elettroni una forza F=eE dando un accelerazione. Per ottenere un campo elettrico si deve creare una differenza di potenziale tra catodo e anodo tramite un diverso accumulo di cariche nei due poli. Gli elettroni del flusso che si creano tra anodo e catodo urtandosi con lelio generano per eccitazione lemissione di radiazioni elettromagnetiche visibili. vale la conservazione dellenergia meccanica (dove lenergia potenziale è e V ): e catodo anodo

5 Come creare il campo magnetico B? Tramite due bobine di Helmotz, con raggio uguale alla loro distanza reciproca otteniamo un campo magnetico uniforme perpendicolare alla velocità v del flusso. Siccome abbiamo da prima: Nell esperimento tenendo costante il potenziale risulta che tra corrente I e linverso del raggio r del fascio esiste una proporzionalità diretta I = K*(1/r) Mentre tenendo fisso il valore della corrente I si ha una proporzionalità diretta tra il potenziale e il raggio r del fascio luminoso. B = k Ik = 7,8 x T/A

6 I dati ottenuti da noi negli esperimenti negli esperimenti Il valore teorico previsto: e/m = 1,76 x C/Kg

7

8 LATOMO DI THOMSON Il modello atomico di Thomson (detto plum pudding) fu uno dei primi a giustificare la stabilità e la neutralità dellatomo, data la presenza in egual numero di particelle positive e negative sparse nellatomo stesso.

9 LESPERIMENTO DI RUTHERFORD Nel 1911, grazie alla scoperta della radioattività dei coniugi Curie e alla conseguente classificazione dei raggi alfa, beta, Rutherford mise a punto un esperimento, detto oggi di scattering. Lapparato sperimentale è costituito da: - sorgente di particelle ; - schermo di piombo con sottile fenditura per ottenere un fascio molto sottile; - laminetta sottile di metallo (oro, alluminio ecc.) contro cui viene indirizzato il fascio di particelle ; - schermo di solfuro di zinco (materiale fluorescente che emette lampi di luce quando viene colpito dalle particelle dopo che esse hanno superato la laminetta di metallo);

10 LA CONFUTAZIONE DI RUTHERFORD Secondo il modello di Thomson, le particelle alfa avrebbero dovuto attraversare indisturbate la lamina doro e raggiungere il rivelatore (fig.1). Rutherford, tuttavia, osservò che una piccola parte dei raggi veniva deviata o addirittura totalmente riflessa. (fig.2)

11 LA STRUTTURA ATOMICA DI RUTHERFORD E I SUOI DIFETTI Secondo la teoria di Maxwell dellelettromagnetismo gli elettroni in orbita intorno al nucleo avrebbero dovuto perdere rapidamente energia per irraggiamento e quindi precipitare sul nucleo.

12 Risultati dellesperimento con la camera di Rutherford Andamento del log del numero di particelle [N( )] in funzione del log del rapporto tra il quadrato del numero atomico del materiale della laminetta e il seno alla quarta dellangolo /2.

13 Spettrofotometro

14 Con lo studio degli spettri di emissione ci è stato possibile osservare direttamente la natura quantistica del modello atomico. Lo studio della spettroscopia ebbe inizio alla fine del 1800 mettendo così in crisi la meccanica classica, che ipotizzava latomo come un sistema in cui allelettrone è permesso occupare qualsiasi stato energetico. Ciò era errato, infatti lenergia di atomi e molecole è circoscritta a valori ben determinati: un atomo infatti se investito da una certa quantità di energia, trovandosi quindi in uno stato eccitato, emette radiazioni sotto forma di fotoni.

15 Questo salto quantistico da un livello energetico allaltro obbedisce alla legge E=hv in cui E rappresenta la differenza di energia fra i due livelli, h la costante di Plank (6,626x ) e v la frequenza del fotone emesso; la quantità di energia è proporzionale infatti alla lunghezza donda della radiazione emessa. I fotoni emessi da un atomo sono individuabili attraverso lo spettro dellelemento stesso e rappresenta una sorta di sua impronta digitale. Analogamente noi abbiamo avuto modo di studiare, attraverso uno spettrofotometro, gli elementi dellidrogeno e del mercurio.

16 Uno spettrofotometro è composto da: -una sorgente luminosa costituita da una lampada a scarica; -una fessura collimante; -una lente collimante; -un reticolo di diffrazione; -una lente focalizzante; -una piastra con fenditure di vario spessore; -un sensore di luce. Entro il bulbo di una lampada a scarica è creata una differenza di potenziale, che permette leccitamento degli elettroni del gas a bassa pressione contenuto nel bulbo (ognuno di essi contiene un diverso tipo di gas a seconda dellelemento di cui si deve studiare lo spettro). Attraverso una lente il fascio di luce viene collimato in direzione del reticolo di diffrazione. Esso costituisce lelemento principale di uno spettrofotometro, lo strumento che permette di osservare e misurare lo spettro prodotto da una sorgente luminosa, e di determinare gli elementi principali che lo compongono (righe o bande spettrali). Attraverso un sensore di luce collegato ad un elaboratore elettronico, è stato possibile ricavare i dati relativi allelemento da esaminare. Da qui si è ricavato il grafico dellintensità delle onde emesse in funzione della loro lunghezza donda.

17 Spettro Idrogeno

18 Spettro del mercurio

19 Atomo di idrogeno nel modello di Bohr


Scaricare ppt "Latomo e i quanti di energia Università Cattolica di Brescia Stage Estivi - Laboratorio di Fisica Moderna 15-17 Luglio 2002 Mattia Benedet, Raffaele De."

Presentazioni simili


Annunci Google