Corso di Laurea in Fisica
Corso di Struttura della Materia I
G. Rinaudo - [email protected]
Sito web: http://www.iapht.unito.it/struttura/
Nota 1 – Unità di misura e costanti
Unità di misura
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energia : eV (l eV = 1.6⋅10 -19 joule)
lunghezza: m, nm, Å ( 1 ångstrom = 10 -10 m)
tempo: s
campo magnetico: T, G (tesla, gauss, 1G=10 -4 T)
temperatura : K (gradi kelvin)
Tutte le grandezze fisiche, soprattutto se microscopiche, vanno espresse in queste unità di misura.
In particolare:
• la massa m: va moltiplicata per c2 (c è la velocità della luce) ed espressa in eV
• la quantità di moto p: va moltiplicata per c ed espressa in eV
• la carica elettrica: si usa il sistema di unità di misura di Gauss, nel quale la costante 1/4πεo è
posta uguale a 1 e quindi l’energia potenziale elettrica Ep fra due cariche q e Q a distanza r si
scrive: Ep = qQ/r. Le dimensioni della carica elettrica al quadrato sono perciò pari a
[energia⋅lunghezza] = [azione⋅velocità] e quindi sono esprimibili in termini di hc . In particolare
il quadrato della carica dell’elettrone è dato da hc per la costante di struttura fine 1/137:
hc
e2 =
137
Costanti naturali
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velocità della luce c = 3⋅108 m s-l
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costante di Planck hc = 2⋅10-7eV m = 2⋅103 eV Å
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costante di struttura fine e2/ ( hc ) = 1/137
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carica dell’elettrone al quadrato e2 = hc /137 = 14,4 eV Å
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raggio dell’atomo di Bohr ao= (hc) 2 / e2 me c2 = 0,53 ⋅10-10 m
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energia di Rydberg E R = e2 / 2 ao = 13.6 eV
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numero di Avogadro NA = 6⋅1023mole-1
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costante di Boltzmann kB = 8.6 ⋅10 -5 eV K -1
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massa dell’elettrone me c2=0.51⋅10 6 eV
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massa del protone mp c2 = 0.94⋅10 9 eV
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unità di massa atomica muma c2 = 0.93⋅109 eV
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magnetone di Bohr µB= eh / 2m = 6⋅10-5 eV T-1= 0,6⋅10 -8 eV gauss-1
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