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Modelli Il concetto di modelli nasce con la matematica per poter spiegare la realtà. la fisica moderna sperimenta infatti attraverso modelli macroscopici.

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Presentazione sul tema: "Modelli Il concetto di modelli nasce con la matematica per poter spiegare la realtà. la fisica moderna sperimenta infatti attraverso modelli macroscopici."— Transcript della presentazione:

1 Modelli Il concetto di modelli nasce con la matematica per poter spiegare la realtà. la fisica moderna sperimenta infatti attraverso modelli macroscopici i fenomeni che i nostri sensi non sono in grado di percepire.

2 Lo spettrofotometro per verificare il modello atomico di Bohr. Lunghezza donda della luce.

3 Il carrello per rappresentare il comportamento dellelettrone nellatomo elettrone Forza coulomb radiazione

4 Il sonometro come metafora della quantizzazione della radiazione Orbita

5 La spettrometria Studio degli spettri di emissione

6 Il modello atomico di Bohr Ogni elettrone, a seconda della quantità di energia che possiede, orbita seguendo una traiettoria circolare detta stato stazionario. Lenergia è quindi quantizzata poiché ad ogni orbita corrisponde una quantità definita di energia. Per saltare da unorbita allaltra la particella deve ricevere o emettere energia sufficiente.

7 Quando un elettrone viene colpito da energia sufficiente, questo si eccita e salta nello stato successivo. A causa della sua instabilità in seguito la particella tende a decadere, tornando nellorbita di partenza. Per fare ciò lelettrone deve perdere lenergia precedentemente ottenuta, che viene emessa sotto forma di fotoni, quindi luce.

8 Lampade a scarica La tensione ai poli di una lampada a gas causa movimento di elettroni urtando violentemente contro le molecole del gas, gli ioni negativi cedono a queste parte della loro energia cinetica La molecola acquisisce energia in eccesso e diventa instabile Tornando alla condizione iniziale la molecola cede lenergia in eccesso sotto forma di fotoni Il fotone ha energia: E = E 2 – E 1 = hv

9 La radiazione emessa produce uno spettro a righe luminoso che varia a seconda della composizione chimica del gas Al variare della composizione chimica variano anche le frequenze rilevate Con la Teoria di Bohr questi spettri di emissione trovano una giustificazione

10 spettrofotometro Lo spettro luminoso viene misurato dallo spettrofotometro: 1.Ia radiazione luminosa emessa attraversa una fenditura che diviene la nuova sorgente del fascio fotonico (principio di Huygens) 2.Il fascio viene canalizzato da una lente 3.I raggi vengono diffratti a seconda della loro lunghezza donda, questa viene calcolata tramite lequazione λ = d sen(θ)

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12 Grafico della luce Led

13 Grafico dellElio (He)

14 NEON RadAngolo° Lunghezza d'onda (nm)Aspettativa 0, , ,98 0, , , , , , , , ,25 0, , , , , , , , ,57 ELIO RadAngolo° Lunghezza d'onda (nm)Aspettativa 0, , ,44 0, , ,25 0, , , , , ,38 0, , ,97 0, , , , , ,93720

15 ESPERIMENTO DELLA RISONANZA CON IL CARRELLO

16 Premesse Teoriche

17 risonanza Il nostro obiettivo era studiare il comportamento del corpo (carrellino) quando riceve una spinta costante e regolare chiamata forzante (equazioni in basso) e determinare quando si ottiene una risonanza. La risonanza è un particolare avvenimento nel quale la frequenza del corpo che oscilla è uguale alla frequenza che riceve così si ottiene la risposta massima dal corpo alla sollecitazione (cioè lampiezza massima). F 0 = forza forzante m = massa carrellino n = frequenza motore f = frequenza propria = coefficiente di attrito F 0 /m

18 Apparato sperimentale Emettitore di onde sonore (sensore di moto) molla carrellino motore

19 OSCILLAZIONE SMORZATA

20 ANDAMENTO PERIODO/MASSA Relazione matematica:

21 CONDIZIONE DI RISONANZA Apparato sperimentale Frequenza propria = 4,163 (1/s)

22 Grafico ampiezza-frequenza (gruppo 2) Frequenza propria = 4,082 (1/s)

23 SONOMETRO E ONDE STAZIONARIE

24 LA DOMANDA: IL MODELLO DI BOHR Per spiegare gli spettri di emissione, Bohr ipotizzò che fossero consentite solo certe orbite, caratterizzate da unenergia quantizzata. Ciò spiegava molte cose, ma perché queste orbite erano quantizzate? Perché lelettrone poteva muoversi solo su quelle precise traiettorie?

25 LA RISPOSTA: DE BROGLIE E IL DUALISMO ONDA-CORPUSCOLO Louis De Broglie, per spiegare questo strano comportamento, ipotizzò che ogni cosa si comporti a volte come corpuscolo, a volte come onda con una lunghezza caratteristica Tuttavia, per corpi macroscopici la lunghezza donda caratteristica è talmente piccola da non poter essere apprezzabile

26 LA RISPOSTA: DE BROGLIE E IL DUALISMO ONDA-CORPUSCOLO

27 Quindi, gli elettroni non possono seguire qualsiasi orbita, ma solo alcune consentite, che corrispondono a un numero intero di lunghezze donda Lorbita si comporta quindi come unonda stazionaria

28 LE ONDE STAZIONARIE Onde periodiche, sinusoidali, oscillano ma non si propagano nello spazio. Esse si riflettono in una zona limitata dello spazio, e interferiscono con sé stesse, creando nodi fissi.

29 LE ONDE STAZIONARIE

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31 ESPERIENZA DEL SONOMETRO

32 Generatore Sensore collegato alloscilloscopio Oscilloscopio Masse Magnete collegato al generatore Corda vibrante

33 Oscilloscopio Sensore collegato alloscilloscopio e scala graduata

34 Sensore collegato alloscilloscopio Oscilloscopio Sonometro Corda vibrante Masse Generatore Magnete collegato al generatore

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36 ARMONICA FONDAMENTALE

37 Densità da noi trovata Servendoci dellequazione qui a fianco e sostituendo i dati a noi noti è stato possibile ricavare la densità lineare Il risultato è stato piuttosto soddisfacente! µ(effettivo)=0, kg/m

38 Cambiando la tensione…

39 Gli obiettivi Scoprire le frequenze armoniche della medesima corda sottoposta a tensioni diverse. Calcolare approssimativamente il valore della densità lineare μ a partire dalla frequenza armonica di risonanza e dalla tensione applicata.

40 Le formule di partenza

41 I risultati

42 De Broglie e la corda vibrante?

43 Elaborato a cura di: Sara Gueddari Francesca Roselli Albertina Regalini Matteo Pasotti Roberto Berlucchi Jacopo Baffelli Lorenzo Rossi Riccardo Barbieri Carlo Ambrosoli Valeria Zuccoli


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