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Prof. Roberto Falciani Dipartimento di Fisica e Astronomia Università di Firenze Introduzione qualitativa alla Meccanica quantistica Liceo Varchi – Ott./Nov.

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1 Prof. Roberto Falciani Dipartimento di Fisica e Astronomia Università di Firenze Introduzione qualitativa alla Meccanica quantistica Liceo Varchi – Ott./Nov. 2013

2 La Terra esiste, come la vediamo, perché esiste il SOLE, come lo vediamo. Il SOLE ci invia lENERGIA necessaria alla nostra VITA sotto forma di RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA cioè ENERGIA (Joule, Cal.?) che si propaga nel vuoto tramite ONDE ELETTROMAGNETICHE (ELM) con una velocità di circa Km/s

3 Campi elettromagnetici (cioè elettrici e magnetici intrinsecamente collegati luno allaltro) sono in grado di applicare FORZE alle cariche elettriche che incontrano nel loro percorso. Le ONDE ELM monocromatiche sono caratterizzate da 2 parametri fondamentali: frequenza (f) e lunghezza donda (λ) legate dalla relazione λ x f = c (1/f=T periodo)

4 Qualunque corpo emette (ma anche assorbe!) ONDE ELETTROMAGNETICHE (ELM). Un radiatore perfetto è capace di emettere e assorbire ONDE ELM di qualunque λ e f si chiama CORPO NERO.

5 Ricordiamo solo due leggi dellemissione del CORPO NERO: Legge di Stefan: P = σ T Legge di Wien: λ (MAX) T = cm K

6 Spettro della radiazione solare; notare le spesse bande di assorbimento nellIR, origine delleffetto serra

7 Effetto Fotoelettrico (Lenard, 1902)

8 Apparato per esperienza di J.J.Thomson (1897) Viene misurata la carica specifica dellelettrone: e/m = ¹¹ C/Kg (valore attuale) Per esperienza di Millikan (misura carica dellelettrone) vedere: hep.fi.infn.it/ol/samuele/_piano_lauree_scient/Millikan.pdf e = ¹ C

9 Esperienza di Rutherford – Geiger – Marsden (1911)

10 Spettro idrogeno

11 Diagramma di Grotrian per idrogeno

12 Esperienza di Franck-Hertz

13

14 Lunghezze donda delle righe delle serie di Lyman (UV) Balmer (visibile) Paschen (IR) dellH

15 Determinazione energie associate alle righe misurate nelle prime 3 serie spettrali dellH (con hp quantistiche)

16 Fitting (manuale!) della formula di Balmer ai dati ottenuti dalle misure

17 Fitting (manuale!) per la serie di Lyman (N.B.: torna con Balmer!!)

18 Fitting (manuale!) per la serie di Paschen; accordo con i valori ottenuti per Balmer e Lyman, quindi siamo confidenti che i risultati ottenuti rappresentino effettivamente qualcosa di reale nella struttura fisica dellatomo di H.

19 Profilo di diffrazione (Fraunhofer) da fenditura singola

20 Diffrazione ed interferenza di unonda elm piana monocromatica su due fenditure adiacenti (esper. di Young)

21 Figura di diffrazione con raggi X Figura di diffrazione ottenuta con e aventi la stessa lunghezza donda di De Broglie dei raggi X sopra detti Schema dispositivo sperimentale per ottenere figure di diffrazione da raggi X e da e

22 Esperienza di Davisson-Germer

23 Esperienza di Tonomura (1989) sulla diffrazione e interferenza di un fascio di elettroni monoenergetici su un sistema di due fenditure effettuato con diversi flussi di elettroni: a) 10 e b) 200 e c) 6000 e d) e e) e Evidente il comportamento identico a quello di unonda elm monocromatica (per flusso statisticamente sufficiente di e!), che dimostra tangibilmente il cosidetto dualismo onda-corpuscolo a livello microscopico della materia.

24 Spostamento Compton di raggi X diffusi da atomi di C

25 Esperienza di Stern-Gerlach (1923): dimostrò lesistenza dello spin

26 Esperienza di Stern-Gerlach: dettagli

27 Effetto tunnel : particelle atomiche hanno una probabilità non nulla di poter passare una barriera di potenziale (v. emissione α da nuclei)


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