CLASSE 5BT PROGRAMMA ANALITICO DI FISICA A.S. 2015/2016 Insegnante: prof.ssa Dotto Dorella TESTI ADOTTATI: A. Caforio – A. Ferilli – FISICA! Le regole del gioco, vol. 2 e vol. 3. – Ed. Le Monnier 1. Fenomeni magnetici fondamentali • Magneti naturali e artificiali. Le linee del campo magnetico. Confronto tra campo elettrico e magnetico. Forze che si esercitano tra magneti e correnti e tra correnti e correnti l’esperienza di Oersted e quella di Ampère. La legge d’interazione corrente-­‐corrente di Ampère e la definizione dell’unità di intensità di corrente elettrica. L’origine microscopica del campo magnetico. • Esperimenti di Faraday: la forza esercitata da un campo magnetico su un filo percorso da corrente. Il vettore induzione magnetica B. Il motore elettrico. Il campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente (legge di Biot – Savart). Il campo magnetico di un solenoide. 2. Il campo magnetico • La forza di Lorentz. Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme. Lo spettrografo di massa. Il selettore di velocità. • Il flusso di campo magnetico ed il teorema di Gauss per il magnetismo. La circuitazione del campo magnetico. Confronto con il campo elettrico: conservatività e non conservatività dei campi. • Le proprietà magnetiche dei materiali: diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo. La permeabilità magnetica relativa. Il ciclo di isteresi magnetica. • L’induzione elettromagnetica • Gli esperimenti di Faraday. Le correnti indotte e la legge di Faraday-­‐Neumann -­‐ Lenz. La variazione di flusso attraverso un circuito. La forza elettromotrice indotta. analisi quantitativa della legge di induzione di Faraday nel caso di estrazione di una spira rettangolare da un campo magnetico uniforme, potenza dissipata per effetto Joule, lavoro fatto dalla forza di Lorentz. • L’alternatore. • L’autoinduzione e la mutua induzione. L’induttanza di un solenoide. Il trasformatore. • Extracorrenti di apertura e di chiusura di un circuito RL • Energia immagazzinata in un campo magnetico uniforme (confronto con il campo elettrico). • Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche • Le equazioni di Maxwell per i campi statici. Le equazioni di Maxwell per i campi dinamici. Il paradosso di Ampère. Il campo elettrico indotto. La corrente di spostamento. • Le onde elettromagnetiche. Il ruolo delle equazioni di Maxwell. Densità di energia immagazzinata in un campo elettromagnetico. La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche. Caratteristiche di un’onda armonica: lunghezza d’onda, periodo, frequenza, velocità di propagazione. Lo spettro elettromagnetico. 3. La relatività ristretta • Le contraddizioni tra meccanica classica ed elettromagnetismo. Il problema dell'etere. L'esperimento di Michelson e Morley. Analisi dell'esperimento. I risultati negativi dell'esperimento e i tentativi di salvare l'etere. • Le trasformazioni di Galileo e quelle di Lorentz a confronto. La composizione relativistica delle velocità. Il fattore di Lorentz e il fattore beta. I due postulati della relatività ristretta. la dilatazione dei tempi. Il tempo proprio e la simmetria relativistica. Il paradosso dei gemelli. La dilatazione dei tempi come fenomeno reale. Calcolo del fattore gamma di Lorentz per la dilatazione della vita media dei muoni prodotti da raggi cosmici. Lo spazio-­‐tempo di Minkowski. I diagrammi spazio-­‐tempo, la linea di universo. L'invarianza dell'intervallo spazio-­‐temporale di Minkowski per trasformazioni di Lorentz. I diagrammi spazio-­‐tempo e la simultaneità degli eventi in sistemi di riferimento inerziali. 4.
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Introduzione alla meccanica quantistica Le origini della fisica dei quanti e la quantizzazione della carica elettrica: L'esperimento di J. J. Thomson per la misura del rapporto carica/massa dell'elettrone. La radiazione di corpo nero: lo spettro di emissione delle sorgenti di luce. La legge di Wien. la catastrofe ultravioletta. Planck e i quanti di energia. La costante di Planck. Perché nel mondo macroscopico i quanti di Planck non si notano. Interpretazione corpuscolare delle onde elettromagnetiche. L'effetto fotoelettrico: apparato sperimentale. Potenziale di arresto. Corrente di saturazione. Intensità di radiazione. Einstein e l'interpretazione quantistica dell'effetto fotoelettrico. La soglia fotoelettrica e l'equazione di Einstein dell'effetto fotoelettrico. L’effetto Compton. Variazione della lnghezza d’onda nella diffusione Compton. De Broglie e l’interpretazione ondulatoria della materia. La lunghezza d’onda di De Broglie. I rappresentanti di classe Il docente _________________________________ ___________________________ _________________________________
