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LA DIDATTICA

La crisi della fisica classica

Fino ai primi del novecento si pensava che tutto il mondo fisico fosse spiegato sufficientemente bene dalla meccanica di Newton (per la fisica delle particelle) e dall'elettromagnetismo di Maxwell (per la fisica ondulatoria). Per quanto riguardava le onde i fenomeni erano descritti da figure di interferenza e diffrazione, mentre per i corpuscoli si poteva ottenere la descrizione completa caratterizzandola mediante la traiettoria che asssegnava ad ogni puto una precisa coppia posizione-velocità.

La crisi della fisica classica avvenne nei primi del novecento poichè i miglioramenti tecnici permettevano la realizzazione di esperimenti che non erano capaci di spiegare con la vecchia teoria; inoltre scienziati come Einstein e Plank avevanonotatodei fenomeni del tutto nuovi che legavano i corpuscoli alle onde.
I motivi principali di questa crisi furono:

  1. Alcuni sistemi fisici (come l'atomo di idrogeno) mostravano evidentemente che assumevano solo determinati livelli energetici quantizzati, cioè a livelli discreti di energia;
  2. Proprietà corpuscolari della radiazione;
  3. Proprietà ondulatorie della materia.


1.
Stando alle leggi dell'elettromagnetismo e ai modelli atomici fino ad allora esistenti, si poteva verificare che matematicamente l'atomo sarebbe stato instabile: gli elettroni avrebbero dovuto perdere energia per irraggiamento (cariche accelerate in moto centrale) e cadere quindi nel nucleo.
Inoltre, in seno a questo si avrebbe dovuto avere uno spettro di emissione continuo, cosa che invece non si verificava; lo spettro emesso invece era a righe discrete come su la transizione dei livelli energetici avvenisse solo a livelli discreti concessi agli elettroni.


2.
La radiazione elettromagnetica, fino ad allora considerata esclusivamente ondulatoria, in realtà presentava dei fenomeni corpuscolari.
Si notò in vari esperimenti, come quello sul corpo nero, che relazioni basate su Maxwell non combaciavano con la realtà; fu così che fisici come Plank, abbandonando la vecchia teoria, postularono uno scambio di energia a quantità discrete (quanti) arrivando alla relazione fondamentale E = hn. Altri esperimenti che portarono alle stesse conclusioni furono: l'effetto fotoelettrico (che valse ad Einstein il Nobel), l'effetto compton, i quali verranno descritti nelle prossime pagine.


3.
Viceversa si notarono anche fenomeni considerati corpuscolari che mostravano segni inconfondibili di natura ondulatoria, il cui esempio tipico è la lastra a doppia fenditura contro cui si spediscono fotoni (anche questo spiegato successivamente).
Fu soprattutto grazie a questo ultimo esperimento che si decise di portare avanti una teoria completamente nuova, che doveva comprendere tutti i fenomeni noti e anche quelli nuovi: la meccanica quantistica.



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(Ultima modifica: January 17 2008 10:01:04)
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