LICEO SCIENTIFICO “ R. CACCIOPPOLI” – NAPOLI A.S. 2015-2016 Classe V sez. C FISICA Prof. P. Santoro PROGRAMMA SVOLTO 1. ELETTRODINAMICA Moto di una carica in un campo elettrico Condensatore, capacità di un condensatore, unità di misura della capacità Collegamento in serie ed in parallelo dei condensatori Conduttori ed isolanti Definizione di intensità di corrente elettrica Concetto di f.e.m. (d.d.p.). Cenni alle esperienze di Galvani e Volta. Pila elettrica di Volta Legge di Ohm, resistività e resistenza elettrica Collegamento in serie ed in parallelo delle resistenze elettriche Potenza elettrica ed effetto Joule 2. ELETTROMAGNETISMO Proprietà magnetiche della materia Magnetismo, magneti permanenti e domini magnetici Campo magnetico e caratteristica vettoriale di un campo magnetico Esperienza di Oersted Forza agente su un conduttore percorso da corrente. Legge di Laplace Esperienza di Ampere, definizione dell’ampere Campo magnetico prodotto dalle correnti elettriche Vettore induzione magnetica. Legge di Biot-Savart Definizione di flusso del campo magnetico e teorema di Gauss Circuitazione del vettore induzione magnetica Permeabilità magnetica. Materiali diamagnetici, paramagnetici, ferromagnetici Ciclo di isteresi magnetica Induzione elettromagnetica. Leggi di Faraday-Neumann. Legge di Lenz Cenni alle tensioni alternate sinusoidali 3. ONDE ELETTROMAGNETICHE Formulazione delle equazioni di Maxwell Caratteristiche delle onde elettromagnetiche Propagazione delle onde elettromagnetiche Velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche Frequenza e lunghezza d’onda Classificazione delle onde elettromagnetiche 4. Concetto di quanto di energia ed emissione quantizzata dell’energia Effetto fotoelettrico e potenziale d’arresto Frequenza di soglia. Concetto di fotone. Effetto fotoelettrico spiegato con la teoria dei quanti Termodinamica e radiazione del corpo nero Leggi di Stefan-Boltzmann e dello spostamento di Wien Costante di Planck Spettro di emissione e spettro di assorbimento Spettri dell’atomo di idrogeno: (serie di Lymann, serie di Balmer, serie di Paschen, serie di Brackett, serie di Pfund, serie di Humphrey); frequenza degli spettri di emissione. Formula di Ritz - Rydberg Modelli atomici tradizionali (Thompson, Rutherford) Modello atomico di Bohr Livelli atomici e numeri quantici: numero quantico principale, secondario, magnetico e di spin Principio di esclusione di Pauli 5. RELATIVITA’ Principi di relatività galileiana e trasformazioni di Galileo Esperienza di Michelson e Morley Trasformazioni di Lorentz Principi della relatività ristretta Simultaneità di due eventi Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze Concetto di massa relativistica Equivalenza massa-energia. Equazione di Einstein Principi della relatività generale, principio di equivalenza Conseguenze della relatività generale: deformazione spazio-tempo, onde gravitazionali, quasar, red shift gravitazionale, spostamento del perielio dell’orbita di mercurio Onde gravitazionali. Interferometro a raggi laser 6. EVOLUZIONE DELLA FISICA DEL XX SECOLO ENERGIA NUCLEARE Nucleo atomico (protoni e neutroni) Radioattività naturale Emissione di particelle decadimento eedemissione di raggi neutrino. Cattura elettronica Periodo di dimezzamento. Energia di legame e difetto di massa Unità di misura dell’energia: definizione dell’elettronvolt Curva dell’energia di legame per nucleone in funzione del numero di massa Fusione nucleare: reazione di fusione utilizzante gli isotopi dell’idrogeno Produzione di trizio mediante l’impiego del litio. Fissione nucleare e reazione a catena Elementi fissili principali: 92U235 - 94PU239 Caratteristica dell’ 92U238 Reattore nucleare: caratteristiche, barre di controllo e moderatore Reattore autofertilizzante 7. 8. MECCANICA QUANTISTICA Dualità onda-corpuscolo Effetto Compton Onda pilota e relazione di De Broglie; Equazione di Schrodinger. Funzione d’onda Ψ(x,y,z,t). Interpretazione della funzione d’onda secondo il modello deterministico di Schrodinger. Esperimento della doppia fenditura. Collasso della funzione d’onda. Interpretazione di Copenaghen. Modello probabilistico. Funzione d’onda come funzione di probabilità secondo l’interpretazione di Max Born. Principio di complementarietà (Bohr). Principio di indeterminazione di Heisenberg CENNI ALLA FISICA DELLE PARTICELLE Caratteristiche delle particelle: massa, carica, momento angolare (spin intero e frazionario) Classificazione delle particelle secondo il Modello Standard Particelle di massa e mediatori di forza (fermioni e bosoni) Fermioni: elettroni, protoni, neutroni, neutrini, antiparticelle(antineutrini e positroni), quark Classificazione delle forze: elettromagnetica, gravitazionale, nucleare forte e nucleare debole. Particelle mediatrici di forza (fotoni, gravitoni, gluoni e bosoni W- W+ e Z0) Cenno al bosone di Higgs GLI ALUNNI IL DOCENTE