In questo modulo ,accanto ad esperienze di fisica classica,che
permettono di introdurre modelli fondamentali per la fisica
quantistica,nelle quali tali modelli vengono applicati.
Fabio D’Agostino,
Aaron Filipazzi,Fabio Dionigi,
Laura Guerini
MATERIALE
•
Frequenzimetro o generatore di funzione:
strumento in grado di generare vibrazioni a
determinate frequenze.
•
Oscilloscopio: rilevatore e visualizzatore di
onde.
•
Corda metallica fissata alle estremità di una
barra metallica.
ESECUZIONE
• Abbiamo teso la corda fissandola alla sbarra.
• Dopo aver sistemato il sensore sotto il filo abbiamo acceso
il frequenzimetro.
• A questo punto abbiamo regolato con una manopola la
frequenza dell’oscillazione della corda fino a quando
abbiamo rilevato la produzione di un onda stazionaria sullo
schermo dell’oscilloscopio.
• Abbiamo infine ripetuto questa operazione più volte.
Abbiamo rilevato onde stazionarie alle seguenti frequenze espresse in
Hertz:
• 12,06
• 16,11
• 24,14
• 32,21
• 48,94
• 123,4
• 131,3
Il filo metallico utilizzato ha uno spessore di 0,5 mm, una lunghezza di
59 cm; il filo è tenuto in tensione
da un peso di 477 g appeso
a 3 cm da una estremità della corda.
Con questo modello di meccanica classica siamo in
grado di fornire una rappresentazione di facile
comprensione della quantizzazione energetica
dell’elettrone, secondo la quale esso orbita intorno
al suo nucleo soltanto in precisi orbitali e a precise
frequenze; proprio come nelle onde stazionarie solo
alcune frequenze sono permesse.
OSCILLATORE ARMONICO
MATERIALE
•
•
•
•
•
•
Binario metallico
Carrellino e 2 molle
Generatore di tensione
Sensore di posizione
Motorino per oscillazione forzata
Computer
GRAFICO AMPIEZZA - FREQUENZA
RISONANZA
0.6
A(m)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
2
3
4
w0 =3.3 s-1
5
w (s-1)
SIGNIFICATO DEL MODELLO
L’ELETTRONE PER PASSARE AD UN’ORBITA CON ENERGIA
MAGGIORE DEVE ESSERE COLPITO DA UN FOTONE AVENTE UNA
PARTICOLARE FREQUENZA. CON FREQUENZE DIVERSE NON
AVVIENE IL SALTO ELETTRONICO.
ANCHE NELL’OSCILLATORE ARMONICO SI HA UNA RISONANZA
SOLO QUANDO LA FREQUENZA DELLA FORZA ESTERNA
(MOTORINO) E’UGUALE ALLA FREQUENZA PROPRIA
DELL’OSCILLATORE.
DOPO UN DETERMINATO INTERVALLO DI TEMPO (TEMPO DI
SMORZAMENTO) IL CARRELLO SI FERMA. IN MODO SIMILE
L’ELETTRONE RITORNA ALL’ORBITA CON ENERGIA MINORE.
GIROSCOPIO
MATERIALE
•
•
•
•
•
•
•
Giroscopio
cronometro
Super Pulley
Carrucola munita di asta
masse e portapeso
computer
filo
RISULTATI
• FREQUENZA PRECESSIONE
MISURATA : 1,78 ± 0,02 s-1
• FREQUENZA PRECESSIONE RICAVATA
IN MODO TEORICO: 1,90 ± 0,40 s-1
Il significato del modello.
Il modello del giroscopio rappresenta
in maniera chiara lo spin
dell’elettrone e il moto di
precessione. Questo consiste nella
rotazione su un piano (orizzontale)
dell’asse intorno al quale ruota un
corpo rigido (disco).