III MODULO: MODELLI
DALL'INTUZIONE ALL'IMMAGINE
Componenti:
Dolcini Sara
Peri Alessandro
Rossi Valentino
Cos'è un modello?
“Un modello è un'astrazione selettiva della realtà”
Albert Einstein
Una rappresentazione concettuale del mondo reale o di
una sua parte, capace di spiegarne il funzionamento.
Spesso basati su ipotesi concettuali hanno lo scopo di
spiegare dei fenomeni che avvengono nella realtà.
Esperimenti di meccanica e acustica, la cui descrizione è strettamente collegata ad
altri sistemi complessi descritti dalla fisica quantistica:
Spettroscopio
Modello atomico di Bohr
Sonometro
Quantizzazione
Onde stazionarie
Modi di risonanza
“Carrelli”
L'evoluzione dell'atomo nella storia:
IPOTESI DI BOHR
1. gli elettroni di un atomo occupano solo precisi stati
corrispondenti a determinati valori energetici e sulle orbite
circolari in cui si trovano non emettono energia, l'orbita con
energia minore (più vicina al nucleo) è detta stato
fondamentale.
2. gli elettroni possono operare una transizione da un livello
energetico ad un altro emettendo o assorbendo radiazioni
luminose.
L'energia assorbita o emessa da un elettrone durante il passaggio di stato
quantizzato è data dalla formula scoperta da Max Planck:
Ogni elemento assorbe o emette radiazioni solo a caratteristiche lunghezze d'onda, che
identificano l'atomo stesso. Tali radiazioni si possono visualizzare come spettri discontinui
caratterizzati dalla presenza di righe situate in posizione definite.
Spettro di emissione dell'idrogeno(H):
Spettro di emissione dell'elio(He):
Spettro di emissione del mercurio(Hg):
Sonometro
Strumenti:
Generatore di funzione
Oscilloscopio
Supporto munito di corda vibrante, munito di guida e rilevatore
Pesi tarati
frequenze previste teoricamente (Hz)
312,8
469,2
625,5
782
938,4
1094,8
1251,2
1407,6
1565
frequenze ottenute sperimentalmente(Hz)
156,5
315,1
472,7
629
790
950
1113
1271
1442
1600
Non tutte i modi di vibrazione sono possibili,
ma entrano in risonanza con il sistema
quelle che hanno frequenze multiple della
prima armonica
Quantizzazione: le onde che entrano in
risonanza prendono il nome di onde
stazionarie.
1800
1600
Risultati teorici: blu
Risultati sperimentali:rosso
1400
1200
1000
f(Hz)
800
600
400
200
0
Riga 9
Riga 10
Riga 11
Riga 12
Riga 13
Riga 14
n armonica
Riga 15
Riga 16
Riga 17
Riga 18
Riga 19
Assorbimento “risonante” di energia da parte di un sistema fisico
Strumentazione:
rotaia con carrello agganciato a due molle di pari lunghezza
motore forzante
Software Data Studio
sensore radar
generatore di corrente continua con voltometro
Picco di risonanza
30
25
20
A(cm)
15
10
5
0
0
2
4
6
ω (rad/s)
8
10
12
Avvicinandosi alla frequenza propria del sistema con la
frequenza della forzante notiamo un notevole aumento
dell'ampiezza dell'oscillazione. Questo è sintomo del
fatto che siamo in RISONANZA.
2
“Chiunque non rimanga scioccato dalla teoria quantistica non
ne ha compreso nemmeno una parola”
Niels Bohr
