LE RIVOLUZIONI QUANTISTICHE e ERWIN SCHRÖDINGER. Alice Marchi 5 G Liceo Scientifico Giacomo Ulivi A.S. 2015/2016

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1 LE RIVOLUZIONI QUANTISTICHE e ERWIN SCHRÖDINGER Alice Marchi 5 G Liceo Scientifico Giacomo Ulivi A.S. 2015/2016

2 INDICE 1. Introduzione 2. Prima rivoluzione quantistica 2.1 Planck 2.2 Einstein 2.3 Bohr 3. Seconda rivoluzione quantistica 3.1 Biografia 3.2 L equazione di Schrödinger 4. Abstract

3 1. Introduzione FISICA QUANTISTICA FISICA CLASSICA Descrive il comportamento della materia sia come un fenomeno ondulatorio sia come un fenomeno particellare Basata sulle teorie di Newton, tratta la materia o solo come un onda, come nel caso della luce, o solo come una particella, come per gli elettroni.

4 2. Prima rivoluzione quantistica Pone le basi di questa nuova branca della materia Maggiori esponenti furono tre: 1. Planck, che trovò la formula dell energia quantizzata 2. Einstein, che spiegò l effetto fotoelettrico 3. Bohr, che elaborò una nuova struttura atomica

5 2.1 Planck Si concentrò sui problemi di radiazione di corpo nero. OBIETTIVO: comprendere i processi responsabili della curva di corpo nero Legge di Wien Legge empirica, che si occupa delle piccole lunghezze d onda Legge di Rayleigh-Jeans Equazione, che si occupa delle grandi lunghezze d onda

6 2.1 Planck Trovare un unica legge, che unisse quelle di Wien e di Rayleigh-Jeans, per spiegare la curva di corpo nero in modo unico. E=hf -34 h= x 10 Js

7 2.2 Einstein Considera l effetto fotoelettrico (scoperto da Lenard nel 1902) e la teoria di Planck Energia Durante la radiazione elettromagnetica si concentra su singole particelle chiamate FOTONI Interagisce con un elettrone al quale cede energia. Questa energia deve essere tale da spezzare il legame tra l atomo e l elettrone

8 2.3 Bohr Modello planetario di Rutherford Nucleo formato da cariche positive intorno al quale orbitano cariche negative Bohr, pose dei limiti a questo modello, legati alle leggi dell elettromagnetica

9 2.3 Bohr 1913 trova una soluzione al modello atomico di Rutherford, elaborando due postulati: 1. Suppone che gli elettroni non orbitino a distanze qualsiasi dal nucleo, ma su orbite che hanno raggi quantizzati 2. Gli elettroni orbitando non producono energia, ma l assorbono e la emettono solo quando devono passare da un orbita all altra

10 3. Seconda rivoluzione quantistica Uno dei massimi esponenti di questa seconda rivoluzione è Erwin Schrödinger, che con la sua equazione pose le basi della meccanica quantistica

11 3.1 Biografia 1887: nacque a Vienna 1906: si iscrisse all Università di Vienna a un corso di fisica : partecipa alla prima guerra mondiale

12 3.1 Biografia 1920: diventa professore all università di Vienna : mentre lavora a Zurigo fonda le sue teorie della meccanica ondulatoria 1933: vinse il Nobel per la fisica 1961: muore di tubercolosi

13 3.2 Equazione di Schrödinger Punto di partenza: dualismo onda-particella di De Broglie La materia e le radiazioni elettromagnetiche possiedono una natura sia corpuscolare che ondulatoria p= E/c= hf/c= h/λ

14 3.2 Equazione di Schrödinger E un equazione differenziale che da come risultato la funzione d onda che descrive il comportamento di una particella microscopica. Considera la funzione d onda stazionaria: ψ ( x ) = Asin(2π x ) λ d 2 dx ψ 2 = 2π λ 2 ψ

15 3.2 Equazione di Schrödinger Suppone: se gli elettroni si comportano come onde, anche per essi è possibile trovare una funzione d onda simile a quella valida per le onde elettromagnetiche Considera: l equazione d onda classica e i risultati di De Broglie, ottenendo così la lunghezza d onda di una particella in presenza di un potenziale: λ = h 2m( E V )

16 3.2 Equazione di Schrödinger Facendo le opportune sostituzioni ottenne la sua equazione, che è la base della meccanica ondulatoria 2! 2m d 2 ψ ( x) dx 2 + Vψ ( x) = Eψ ( x)! = h 2π! = J s

17 4. ABSTRACT The aim of this work is to illustrate the development of quantum revolution through its main scientists. Quantum physics developed through two importants revolutions. As regards the first one I mentioned Planck, Einstein and Bohr as its major exponents: - Planck, because he found out the formula of quantized energy; - Einstein who, by using Planck's theory, explained the photoelectric effect; - Bohr, because he elaborated a new atomic structure, based on the planetary model of Rutherford;

18 4. ABSTRACT In relation to the second quantum revolution I focused on Schrödinger. Schrödinger was born in 1887, he received a solid education and as soon as he reached the major age he enrolled at the Faculty of Physics of the University of Wien. Later he became professor and then he moved to various cities for his work. Between 1925 and 1926 he elaborated an equation to describe the wavelength of a particle. It took his name: the Schrödinger Equation and thanks to it he won the Nobel Prize in 1933.