L’ ATOMO E I QUANTI DI ENERGIA

Presentazione sul tema: "L’ ATOMO E I QUANTI DI ENERGIA"— Transcript della presentazione:

1 L’ ATOMO E I QUANTI DI ENERGIA
Laboratorio estivo di fisica moderna Università cattolica di brescia luglio 2013 Presentazione di: Federica Airoldi, Chiara Avigo, Giulia Vittoria Facchetti, Jacopo Giordano, Claudia Maggialetti.

2 LA TEORIA ATOMICA GLI ALBORI: L’ ATOMO COME PARTICELLA INDIVISIBILE
A.C. DEMOCRITO I SEMI DELLA MATERIA: PARTICELLE INFINITAMENTE PICCOLE, IMMUTABILI, INDIVISIBILI 1808 DALTON PRIMO MODELLO ATOMICO BASATO SULLE LEGGI PONDERALI.

3 1897 JOSEPH THOMSON Plum pudding model
Teorizzazione delle particelle subatomiche e della complessiva neutralità e stabilità dell’atomo Individuazione di particelle cariche negativamente: la scoperta dell’ elettrone Plum pudding model

4 Esperimento di Thomson
OBIETTIVO: misurare il rapporto tra la carica dell’elettrone e la sua massa ( e/m ) 𝑚 𝑣 2 𝑟 =𝑒𝑣𝐵 𝒆 𝒎 = 𝒗 𝑩𝒓 𝐹 =𝑒 𝑣 × 𝐵 𝐹 =𝑚𝑎 𝑣= 2𝑒𝑉 𝑚 ma 𝑬 =𝒆𝑽 = 1 2 𝑚 𝑣 2 𝒆 𝒎 = 𝟐𝑽 𝑩 𝟐 𝒓 𝟐 𝑒 𝑚 = 2𝑒𝑉 𝑚 𝐵𝑟 𝑒 2 𝑚 2 = 2𝑒𝑉 𝑚 𝐵 2 𝑟 2 quindi 𝑟 = 𝑟 𝑠𝑥 + 𝑟 𝑑𝑥 2 𝑩=𝑰𝒌 con 𝑘 =7,80× 10 −4 T/A

5 scala graduata bulbo di vetro bobine di Helmholtz manopola per l’intensità tester generatore di corrente

6 Valore teorico previsto: 𝟏,𝟕𝟔× 𝟏𝟎 𝟏𝟏 𝑪 𝒌𝒈

7 Il valore medio di e/m ricavato dall’esperimento è: 𝟐,𝟗𝟕𝟑𝟗𝟕𝒙 𝟏𝟎 𝟏𝟏 𝑪 𝒌𝒈
La semi dispersione massima è pari a: 1,17166𝒙 𝟏𝟎 𝟏𝟏 𝑪 𝒌𝒈 I valori ottenuti dall’esperimento si discostano da quello comunemente accettato a causa di alcuni errori dovuti a: Errata lettura dello strumento ( parallasse) Strumentazione ( focalizzazione del fascio elettronico )

8 RELAZIONE TRA I E 1/R CON V COSTANTE

9 RELAZIONE TRA 𝑹 𝟐 E V CON I COSTANTE

10 1909 ERNEST RUTHERFORD Modello planetario
Direzione dell’ esperimento di Geiger e Marsden Confutazione del modello a panettone Teorizzazione del neutrone e della concentrazione delle cariche positive e neutre nel volume nucleico Formulazione dell’ ipotesi sulla rotazione delle cariche negative attorno al nucleo Modello planetario

11 Esperimento di Rutherford
OBIETTIVO: dimostrare la validità del suo modello planetario smentendo le teorie di Thomson

12 picco della curva 𝑵 𝜽 =𝒌 𝒁 𝟐 𝒔𝒊𝒏 𝟒 𝜽 𝟐 angolo conteggi/sec -12 1,4388
-10 2,8 -8 5,9 -6 10,0666 -4 14,9777 -2 16,4777 14,1777 2 9,8777 4 6,5777 6 3,3555 8 1,5777 10 0,6583 12 0,3555 𝑵 𝜽 =𝒌 𝒁 𝟐 𝒔𝒊𝒏 𝟒 𝜽 𝟐 picco della curva

13 picco della curva 𝑵 𝜽 =𝒌 𝒁 𝟐 𝒔𝒊𝒏 𝟒 𝜽 𝟐 angolo conteggio/sec -10 0,6166
-7 7,6166 -4 27,8 -2 27,3666 14,5 2 5,7 4 0,8333 10 0,0444 𝑵 𝜽 =𝒌 𝒁 𝟐 𝒔𝒊𝒏 𝟒 𝜽 𝟐 picco della curva

14 Nascita della meccanica quantistica
1913 NIELS BOHR Confutazione del modello planetario in relazione alle leggi di Maxwell Formulazione del principio di complementarietà  principio di indeterminazione di Heisenberg Teorizzazione delle orbite quantizzate Nascita della meccanica quantistica

15 Esperimento di Bohr 𝝀 =𝒅 𝐬𝐢𝐧 𝝑 𝝀: lunghezza d’onda
OBIETTIVO: misurare la lunghezza d’onda degli spettri di luce derivanti dall’eccitazione di un gas rarefatto, dunque confrontarle con i valori teorici 𝝀 =𝒅 𝐬𝐢𝐧 𝝑 𝝀: lunghezza d’onda 𝒅: spaziatura linee del reticolo, pari a 1666 nm 𝝑: angolo di diffrazione

16 Reticolo di diffrazione Rilevatore di intensità Lente
Lampada a scarica Fenditura Reticolo di diffrazione Rilevatore di intensità Lente ERRORI: riflesso del computer : fenditura forse troppo spessa luci collaterali larga fascia di intensità

17 NEON 𝝀:𝟔𝟏𝟕 𝝀:𝟓𝟔𝟑 𝝀:𝟔𝟕𝟏

18 ARGON 𝝀:+++ 𝝀:𝟔𝟔𝟕

19 IDROGENO 𝝀:𝟔𝟒𝟓

20 ELIO 𝝀:𝟓𝟖𝟎 𝝀:+++