LABORATORIO DI FISICA SPERIMENTALE MODELLI Alessandro Cavalli, Alessandro Stringhi, Carla Verdi

COS’È UN MODELLO? I modelli permettono, attraverso esperienze della meccanica classica, di riscontrare analogie con teorie della meccanica quantistica.

ESPERIENZE: Spettri di emissione Sonometro (corda vibrante) Carrelli in risonanza

SPETTRI DI EMISSIONE OBIETTIVI: Constatare l’esistenza di orbitali con livelli energetici ben definiti Collegare le frequenze diverse dello spettro del visibile con i diversi colori

Lo spettroscopio:

Grafico dello spettro di emissione del mercurio

Conclusioni: Gli elettroni viaggiano intorno al nucleo su orbitali predefiniti caratterizzati da una precisa frequenza ad ogni colore corrisponde una frequenza

SONOMETRO OBIETTIVI: Constatare che la corda oscilla solo per determinate frequenze. Trovare la frequenza fondamentale di oscillazione e le armoniche Evidenziare l’analogia con il modello atomico di Bohr

Il sonometro: Corda vibrante in tensione Generatore di frequenze Oscilloscopio

Grafico del sonometro:

Raccolta dati del sonometro

Conclusioni: Le armoniche hanno frequenza doppia, tripla… rispetto a quella principale. Cambiando la tensione della corda, cambia la frequenza di oscillazione Nel modello atomico di Bohr, gli elettroni occupano orbitali con energie quantizzate

CARRELLI IN RISONANZA OBIETTIVI: Studiare gli effetti che produce una forzante sinusoidale sulla oscillazione di un corpo Vedere quando il sistema entra in risonanza, e in cosa consiste Collegare l’esperienza con il modello atomico di Bohr

Il sistema utilizzato: Carrello oscillante tra due molle Generatore di forzante sinusoidale Interfaccia grafica rotaia

Grafico dell’ampiezza di oscillazione in funzione della pulsazione della forzante:

Raccolta dati della risonanza

Conclusioni: I dati misurati sperimentalmente mostrano che l’ampiezza dell’oscillazione del carrello è massima quando la pulsazione della forzante è pari a quella propria del carrello. Per valori di ω minori o maggiori l’oscillazione si smorza. Per valori di ω prossimi si osserva il fenomeno dei battimenti. Analogia con il modello atomico di Bohr: l’elettrone, colpito da un fascio di luce, se entra in risonanza passa a un livello energetico superiore.