Programma fisica 5bs – 2014-2015 MAGNETISMO Interazioni tra correnti e campi magnetici: esperimenti di Oersted, Ampère, Faraday Forza di Lorentz Moto di particelle cariche in un campo elettrico Moto di particelle cariche in un campo magnetico: raggio dell’orbita circolare Spettrometro di massa Momento torcente su una spira rettangolare Definizione di circuitazione Legge di Ampère della circuitazione Legge di Biot Savart Circuitazione di B e campo magnetico interno ad un solenoide Paramagnetismo, diamagnetismo (cenni) e ferromagnetismo Ciclo di isteresi e sue proprietà: domini di Weiss e temperatura di Curie Legge di Faraday, Neumann, Lenz Verso della corrente elettrica indotta Forza elettromotrice cinetica: analisi qualitativa e quantitativa Correnti parassite Induttanza e circuiti RL ELETTROMAGNETISMO Sorgenti del campo magnetico e linee di forza: analogie e differenze con il campo elettrico Definizione di flusso del campo magnetico attraverso una superficie aperta Teorema di Gauss per il campo elettrico e magnetico Le quattro equazioni di Maxwell La simmetria in natura: il paradosso di Ampère e le correnti di spostamento Le onde elettromagnetiche: caratteristiche fondamentali La velocità della luce Lo spettro elettromagnetico Energia e quantità di moto delle onde elettromagnetiche TEORIA DELLA RELATIVITà RISTRETTA Equazioni di Maxwell e velocità della luce. Sistemi di riferimento inerziali e invarianza delle leggi fisiche. Relatività galileana e composizione delle velocità Il problema dell’etere L’esperimento di Michelson e Morley Le trasformazioni di Lorentz I due postulati della relatività ristretta di Einstein Tempo proprio e lunghezza propria La dilatazione del tempo La contrazione delle lunghezze La composizione relativistica delle velocità Esempio: astronavi in moto relativo Esempio: il decadimento del muone L’esperimento di Hafele e Keating (1971) Il paradosso dei gemelli Effetto doppler relativistico Quantità di moto relativistica Energia relativistica e massa a riposo Energia cinetica relativistica Relazione tra quantità di moto ed energia FISICA MODERNA Spettro di corpo nero e Legge dello spostamento di Wien Catastrofe ultravioletta: il fallimento delle equazioni di Maxwell Plank e l’ipotesi quantistica L’effetto fotoelettrico: interpretazione di Einstein Il fotone: massa e quantità di moto L’effetto Compton Modello dell’atomo di J. J. Thomson e di Rutherford Raggi orbitali e livelli energetici nell’atomo di Rutherford Gli spettri a righe dei gas Serie spettrali e Formula di Rydberg L’atomo di Bohr: i tre postulati Dalla quantizzazione del momento angolare alla quantizzazione delle orbite e dell’energia dell’atomo Interpretazione delle righe spettrali Esperimento di Millikan L’ipotesi di de Broglie e il dualismo onda-corpuscolo Esperimento di Davisson-Germer e di George Thomson sulla diffrazione degli elettroni L’equazione di Schrodinger e suo significato probabilistico Il ruolo dell’osservatore in meccanica quantistica Il paradosso del “gatto di Schrodinger” Principio di indeterminazione di Heisenberg Principio di “complementarietà” e di “corrispondenza” di Bohr. Le critiche di Einstein: le “variabili nascoste” L’UNIVERSO Sistemi di riferimento non inerziali: teoria della relatività generale Massa inerziale gravitazionale Principio di equivalenza Red shift gravitazionale della luce Curvatura dello spazio-tempo: traiettoria di un raggio di luce Esperimento di Hafele e Keating e esperimento di Torino: dilatazione del tempo Il funzionamento del GPS Eclisse di Sole del 1917: prima prova storica Lenti gravitazionali: la croce di Einstein Precessione del perielio di Mercurio Contrazione stellare (cenni) e buchi neri: raggio di Schwartzschild Costante cosmologica di Einstein (cenni) Red shift delle righe spettrali galattiche e Legge di Hubble Prove del Big Bang: radiazione di fondo a 3K Prove del Big Bang: abbondanza dell’elio Modelli di universo: calcolo della densità critica Parametro di densità W e curvature dell’Universo