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Una particolare curva caratteristica di un tubo a vuoto che consente di
stimare le dimensioni di un atomo di un gas nobile
Effetto Ramsauer-Townsed
La curvatura dello
Spazio-Tempo
Sigg. Luigi De Biasi - Luigi Ret - Prof. Isidoro Sciarratta
CIRD - Università di Udine
www.impararesperimentando.it
Effetto Ramsauer-Townsed
Una particolare curva caratteristica di un tubo a vuoto che consente di stimare le dimensioni di un atomo
di un gas nobile
L’effetto Ramsauer consiste nella riduzione della sezione d’urto quando elettroni di energia intorno a 1 eV urtano atomi
di gas inerti: argon A, krypton Kr, neon Ne. Questa riduzione non può essere spiegata in termini di meccanica classica
in quanto risulta connesso con la natura ondulatoria degli elettroni: tuttavia può essere spiegato con un semplice
modello unidimensionale che, pur con ipotesi molto semplificative, fornisce un’interpretazione immediata e soprattutto
quantitativa, almeno negli ordini di grandezza. Scopo di questo esperimento è appunto quello di mostrare in particolare
come, anche sulla base di un modello unidimensionale, sia possibile pervenire alla stima delle dimensioni di un atomo
di un gas inerte. L’effetto deve il suo nome ai due ricercatori, Carl Ramsauer e John Sealy Townsed che lo scoprirono La prima curva mostra l’andamento della
tensione anodica mentre la seconda la
indipendentemente tra di loro, agli inizi del 1920. Essi osservarono che per elettroni relativamente poco energetici, le conseguente intensità di corrente anodica
probabilità di collisione con atomi di gas nobili hanno un valore minimo per un determinato valore di energia cinetica.
Ad esempio per lo xenon risulta circa 0.7 electron volt, dopo di che tende a risalire. Una spiegazione di questo effetto,
legato alle proprietà ondulatorie dell’elettrone, si può ottenere solo nell’ambito della meccanica quantistica. Assimilando
l’atomo ad una semplice buca di potenziale, è possibile correlare il valore dell’energia a cui si ottiene il minimo di
probabilità di collisione con le dimensioni dell’atomo con cui l’elettrone collide. L’esperienza qui proposta utilizza una
valvola termoionica in cui il gas di riempimento (xenon) viene utilizzato come limitatore di corrente, disperdendo per
collisione parte degli elettroni che concorrono alla formazione della corrente circolante - e che presenta dei massimi
di conducibilità in corrispondenza alle energie elettroniche alle quali si ha la minima probabilità di collisione con gli
atomi, per effetto, appunto, di Ramsauer-Townsend.
La curvatura dello Spazio-Tempo
Deformazione geometrica prodotta dalla
massa della Terra nello spazio attorno ad essa
Per spazio-tempo o cronotopo si intende uno spazio quadridimensionale, composto dall’usuale spazio a 3
dimensioni con il tempo come coordinata aggiuntiva. Lo spazio-tempo è quindi un concetto fisico che combina
le nostre classiche nozioni tradizionalmente distinte di spazio e di tempo in un solo costrutto unico e omogeneo.
L’introduzione dello spazio-tempo è una conseguenza diretta della teoria della relatività ristretta che stabilisce
un’equivalenza fra lo spazio e il tempo. I punti dello spazio-tempo sono detti eventi e ciascuno di essi corrisponde
ad un fenomeno che si verifica in una certa posizione spaziale e in un certo istante. La teoria sostiene che lo
spazio-tempo viene più o meno curvato dalla presenza di una massa; un’altra massa più piccola si muove
allora come effetto di tale curvatura. Spesso, si raffigura la situazione come una palla che deforma un telo
elastico teso tramite il suo peso. Il cosiddetto “tessuto di Eddington”, una sorta di lenzuolo di gomma. Una Deformazione geometrica prodotta dalla massa
seconda pallina che si trova a transitare nelle vicinanze della prima, viene accelerata da questa deformazione
della Terra nello spazio attorno ad essa
del piano ed in pratica attratta dalla prima. Nel caso di un buco-nero, la distorsione dello spazio-tempo diventa
estrema e allora si forma una specie di pozzo gravitazionale, circoscritto da una linea di non ritorno, al di la della quale la gravità è talmente intensa che
niente può sfuggire, nemmeno la luce.
Anche gli impulsi elettromagnetici vengono deviati dalla forza di gravità secondo la teoria della relatività. Nell’immagine una
rappresentazione grafica di un segnale inviato da una sonda che viene deviato dalla gravità del Sole e raggiunge la Terra. Su
una superficie curva non vale la geometria euclidea, in particolare è possibile tracciare un triangolo i cui angoli sommati non
forniscono 180° ed è anche possibile procedere sempre nella stessa direzione,
ritornando dopo un certo tempo al punto di partenza.
Ad esempio su una sfera, la somma degli angoli di un
triangolo non è uguale a 180°. La sfera non è uno spazio
euclideo, ma localmente le leggi della geometria euclidea
forniscono buone approssimazioni.
Nella geometria iperbolica, le rette parallele generalmente
“divergono” e gli angoli interni di un triangolo sono più
piccoli che nella geometria euclidea. Questo è quanto
accade ad esempio per le geodetiche su una superficie a
Valvola con riempimento allo xenon forma di sella come questa a sinistra.
Telo elastico deformato dal peso di
un corpo attorno a cui si muovono altri corpi