CODICE: FQ
TITOLO: Dalla prima Fisica dei Quanti alla Meccanica Ondulatoria. Risultati sperimentali e modelli.
DOCENTE: MONTI FRANCESCA
Periodo di svolgimento: Secondo semestre 2018
PROGRAMMA:
- La scoperta dell’elettrone, dei raggi X e della radioattivita’
- Gli spettri di emissione a righe dei gas, il modello atomico di Thomson, l’esperimento di Rutherford
- La scoperta del protone e del neutrone.
- L’effetto fotoelettrico e l’effetto Compton
- Modello di Bohr e di Bohr-Sommerfeld
- L’esperimento di Stern-Gerlach e lo spin degli elettroni con elettroni
- L’ipotesi di De Broglie e l’esperimento di Davisson e Germer
- Funzione d’onda, interpretazione probabilistica, principio di indeterminazione
- Modello atomico a orbitali
CONTENUTI:
Verra’ proposto un percorso storico dei risultati sperimentali ottenuti a partire dalle ricerche sui raggi
catodici, la scoperta dell’elettrone, dei raggi X e della radioattivita’, proseguendo con gli spettri di emissione
a righe dei gas, il modello atomico di Thomson, l’esperimento di Rutherford, la scoperta del protone e la
scoperta del neutrone. Il riconoscimento della natura granulare della radiazione elettromagnetica in termini
di fotoni verra’ presentato introducendo la costante di Planck, l’effetto fotoelettrico e il modello di Einstein,
l’effetto Compton e la sua interpretazione in termini di urto anelastico relativistico. Verranno proposti e
discussi i primi modelli semi-classici della struttura atomica di Bohr e di Bohr-Sommerfeld in relazione alla
tavola periodica degli elementi, introducendo lo spin attraverso l’esperimento di Stern-Gerlach con
elettroni come proprieta’ fisica correlata al momento magnetico intrinseco in analogia con il momento
angolare e il momento magnetico orbitale. Il riconoscimento della natura ondulatoria delle particelle verra’
introdotto in termini di principio di sovrapposizione partendo dall’ipotesi di De Broglie e attraverso
l’esperimento di Davisson e Germer, per arrivare alla descrizione dello stato di una particella come funzione
d’onda sviluppabile in integrale di Fourier, l’interpretazione probabilistica di Born e il principio di
indeterminazione di Heisenberg. Verra’ infine illustrato il modello atomico a orbitali come soluzioni
dell’equazione di Schrodinger nel campo coulombiano del nucleo. Il corso sara’ integrato con proposte di
problemi ed esercizi.
COMPETENZE FORMATE:
Comprendere il collegamento tra le evidenze sperimentali e le interpretazioni alla base dello sviluppo della
Meccanica Quantistica e dei modelli di struttura atomica. Saper progettare un percorso didattico che
introduca in una prospettiva storica i concetti di fotone, onda materiale e spin e la loro integrazione nel
modello atomico a orbitali.
