Gruppo Modelli Laboratorio Estivo 2014 1°TURNO Per comprendere ciò che avviene in natura utilizziamo dei modelli matematici e fisici che descrivono il fenomeno considerato tramite ipotesi semplificatrici o come analogia rispetto a fenomeni già noti.

SPETTRI Di EMISSIONE Lo spettro di emissione di un elemento chimico è l'insieme delle frequenze della radiazione elettromagnetica emessa dagli elettroni dei suoi atomi quando questi compiono una transizione da uno stato ad energia maggiore verso uno a energia minore.

“VEDERE” GLI SPETTRI L'ESPERIMENTO

Lo spettro non è mai lo stesso per due elementi Lo spettro non è mai lo stesso per due elementi. Ogni atomo o sostanza ha uno spettro di assorbimento ed emissione unici. Questo fa si che lo spettro faccia da “carta d'identità” dell'elemento. Ciò permette di identificare un elemento in base alla sua emissione luminosa. Questa tecnica ha trovato vasta applicazione in astronomia, per studiare la composizione delle stelle.

Per poter tentare di dare interpretazione a uno spettro discontinuo, è prima necessario costruire una struttura atomica stabile e ammettere solo alcuni livelli di energia: tale struttura deve, quindi, esser modello di un atomo che non può emettere l'energia associata al livello più basso. E’ evidente che il modello di atomo di Rutherford non si presenta stabile e non può, di conseguenza, spiegare il motivo per cui gli atomi liberi dei gas rarefatti, presentino tutti lo stesso spettro discreto di emissione.

L'Innovazione di Bohr Fu Bohr a formulare due ipotesi fondamentali per la spiegazione di tali fenomeni: 1) Gli elettroni possono occupare solo stati quantizzati di energia (orbite); questi stati hanno energie diverse e quello con energia inferiore è detto stato fondamentale. 2) Un elettrone può operare una transizione da un livello di energia ad un altro solo assorbendo o emettendo radiazione; hf = Eecc - Efon

E' proprio questa la radiazione emessa che contraddistingue lo spettro di ciascun elemento. Spettro Idrogeno Spettro Ferro Tuttavia non tutte le radiazioni portano gli elettroni di un atomo allo stato eccitato, che di conseguenza non emetterà tutta la gamma di radiazioni presenti nello spettro...

E' difatti necessaria una differenza di energia a cui corrisponde una particolare frequenza d'onda emessa per innescare questo processo.

La risonanza in un moto oscillatorio Come un elettrone può entrare in risonanza così può essere per qualsiasi altro corpo con la giusta sollecitazione. Ogni corpo ha una frequenza propria di oscillazione

Frequenza angolare propria = 3,43 rad/s Dopo aver misurato la frequenza propria del carrello abbiamo “eccitato” lo stesso con una forzante esterna prodotta da un motorino elettrico al fine di farlo oscillare con una determinata frequenza. In particolare rileviamo le variazioni dell’ampiezza di oscillazione in funzione della frequenza del motorino.

Durata in s di 10 oscillazioni Ampiezza minima (cm) Ampiezza massima (cm) ω (rad/s) Ampiezza (cm) 30,35 104 108 2,07 2 25 2,51 19,2 77 134 3,27 28,5 18,7 75 136 3,36 30,5 18,6 73 147 3,38 37 18,37 71 141 3,42 35 18,26 51 160 3,44 54,5 17,6 82 130 3,57 24 16,6 100 111 3,79 5,5 16,4 102 110 3,83 4 15,6 103 109 4,03 3 15,3 4,11 14,35 4,38 9,8 106 107 6,41 0,5 Bisogna tener conto del fatto che le misurazioni presentano incertezze quindi ci siamo solo avvicinati alla frequenza fondamentale.

Andamento dell'ampiezza d'oscillazione in funzione della frequenza forzante ω0

Cos'è un'onda stazionaria? Y'=A sen(wt – kx) Interferenza Y= Y'+Y'' = 2 A cos(kx) sen(wt) Y''=A sen(wt + kx)

Armoniche

Il sonometro

I nostri risultati Fn = (V/2L)*n

I nostri risultati T = (4L2/µ)*F12

Bohr giustifica la stabilità dell'atomo quantizzando l'energia Modello di De Broglie Modello di Rutherford Bohr giustifica la stabilità dell'atomo quantizzando l'energia De Broglie, intuendo la dualità dell'elettrone, giustificò la stabilità del modello di Bohr considerando gli elettroni come onde stazionarie λ=h/p 2π*r= nλ 2π*r= nh/p r p = nh/2π (I postulato di Bohr)

Lorenza Di Florio Paolo Filini Andrea Previtali Alberto Celoni Presentazione realizzata da: Lorenza Di Florio Paolo Filini Andrea Previtali Alberto Celoni