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Crisi della fisica classica e possibili riposte. I successi teorici della fisica dellOttocento 1810-1820: la luce viene riconosciuta e descritta quantitativamente.

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1 Crisi della fisica classica e possibili riposte

2 I successi teorici della fisica dellOttocento : la luce viene riconosciuta e descritta quantitativamente come fenomeno ondulatorio (Young, Fresnel); : 1) viene fondato lElettromagnetismo; 2) nasce la termodinamica (Carnot, Klapeyron). Anni quaranta: principio di conservazione dellenergia (Mayer, Joule, Helmotz); : il concetto di calore trova una sua interpretazione definitiva nellambito di una descrizione corpuscolare e statistica (Clausius, Maxwell, Boltzmann);

3 I successi teorici della fisica dellOttocento Anni settanta: equazioni di Maxwell e modello di campo, la luce viene identificata come radiazione elettromagnetica e quindi lottica viene inglobata nellElettromagnetismo; Fine anni ottanta: Hertz ottiene per la prima volta onde elettromagnetiche da un circuito oscillante; : scoperta raggi X ed emissioni radioattive; 1897: J. Thomson conferma la natura corpuscolare dellelettrone aprendo la strada allinterpretazione classica della conduzione elettrica.

4 Le contraddizioni della fisica dellOttocento La radiazione di corpo nero; leffetto fotoelettrico; il modello nucleare dellatomo; la discontinuità degli spettri di emissione; limiti delle trasformazioni galileane per velocità prossime a quella della luce.

5 La radiazione del corpo nero

6 Leffetto fotoelettrico

7 Il modello nucleare dellatomo Il modello di Rutherford, proposto per interpretare la struttura degli atomi e, quindi, dellUniverso, ne implicherebbe la totale instabilità

8 La discontinuità degli spettri di emissione

9 Impossibilità di dimostrare il moto assoluto 1)Si era fatta lipotesi che la luce si propagasse in un etere immobile, con velocità costante indipendente dalla sorgente. 2)In teoria, applicando la legge galileana di composizione delle velocità, doveva essere possibile riconoscere il moto eventuale di un osservatore rispetto alla luce, cioè rispetto alletere immobile nel quale la luce si propaga. 3)Gli esperimenti di Michelson e Morley negavano la deduzione 2).

10 Impossibilità di dimostrare il moto assoluto Questa situazione era commentata da Einstein nel modo seguente: Si creò così una delle più drammatiche situazioni che la storia della scienza ricordi. Tutte le supposizioni concernenti letere non conducevano a nulla […]. Tutti i tentativi di fare delletere una realtà sono falliti. Esso non ha rivelato né la propria struttura meccanica né il moto assoluto. Nulla è rimasto di tutte le proprietà delletere, eccetto quella per la quale esso venne inventato, ovvero la facoltà di trasmettere onde elettromagnetiche. E poiché i nostri tentativi di scoprirne le proprietà non hanno fatto che creare difficoltà e contraddizioni, sembra giunto il momento di dimenticare letere, di non pronunciarne più il nome [….]. A.Einstein, L. Infeld, Levoluzione della fisica

11 I postulati della relatività einsteiniana La risposta che Einstein propose fu quella di ripartire dallinizio riformulando i postulati della meccanica: 1) Per due sistemi di riferimento che si muovono luno rispetto allaltro, tutte le leggi fisiche sono identiche e non cè, quindi, possibilità di riconoscere un eventuale moto uniforme assoluto. 2) La velocità delle luce nel vuoto è indipendente dal moto della sorgente che la genera e dal moto dellosservatore che la riceve.

12 Confronto tra trasformazioni galileane e di Lorentz Questo contesto, soprattutto la necessità di supporre linvarianza della velocità della luce, costrinse a modificare le leggi di trasformazione di spazio e tempo nel passaggio da un riferimento allaltro. Spazio e tempo diventano relativi allosservatore

13 Conseguenze delle Trasformazioni di Lorentz Dilatazione degli intervalli di tempo. Contrazione delle lunghezze. La modificazione del concetto di simultaneità. Una nuova legge di composizione delle velocità. La massa non è più invariante ma anchessa dipende dal rapporto v/c.La massa non è più invariante ma anchessa dipende dal rapporto v/c.

14 Il ritorno del re - Tolkien Voltato langolo forse ancora si trova Un ignoto portale o una strada nuova; Spesso ho tirato oltre, ma chissà, Finalmente il giorno verrà, E sarò condotto dalla fortuna A Est del Sole, a Ovest della Luna Il ritorno del re - Tolkien Maria Funaro – Antonio Scafuro


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