Tutti i concetti brevemente espressi si
trovano nel libro “C’era un gatto che
non c’era” di Monica Marelli
(1885 - 1962)
www.monicamarelli.com
La storia inizia nel 1859 con
Gustav Kirchhoff,
fisico tedesco
di 34 anni
www.monicamarelli.com
www.monicamarelli.com
Tutti i corpi riscaldati alla STESSA
temperatura emettono luce dello
STESSO colore
www.monicamarelli.com
www.monicamarelli.com
Qual è il motivo? Kirchhoff indaga
e elabora il concetto di corpo nero,
un oggetto ipotetico che si
www.monicamarelli.com
comporta come l’assorbitore
perfetto: per questo è nero.
www.monicamarelli.com
Ma è anche l’emettitore perfetto:
se riscaldato emette
luce dal piccolo foro.
Quindi quella che entra dal foro
non sfugge più
perché rimbalza all’interno
fino a “consumarsi”
e se riscaldato la luce
sfugge dallo stesso forellino.
Kirchhoff vuole trovare una relazione
matematica fra le lunghezze d’onda
emesse, la loro intensità e la
temperatura di emissione.
Lo scopo è trovare
un’equazione
che preveda
la distribuzione a
qualunque temperatura
T
I
λ
Mano a mano
Come varia
il colore
con la
temperatura:
sole, vecchia
lampadina
(e si nota lo
spreco
infrarosso!)
www.monicamarelli.com
www.monicamarelli.com
Mancano gli strumenti – la ricerca si ferma.
Ma nel 1880 accade qualcosa: le fabbriche
tedesche di fanali per auto e lampadine
vogliono battere la concorrenza americana e
inglese: il corpo nero ritorna
• Lampadina a incandescenza, la dinamo, il
motore per auto, la telegrafia… urge un
accordo internazionale per la misurazione
delle unità elettriche
• 1881 primo congresso internazionale a Parigi:
ok per il volt, l’ampere e altre unità ma nessun
accordo per la LUMINOSITA’
• Il governo tedesco vuole primeggiare e fonda
l’Istituto Imperiale di fisica e tecnologia su un
terreno donato da Werner von Siemens
•
www.monicamarelli.com
• Il PTR sorge nei dintorni di Berlino, il suo scopo
è far primeggiare la Germania nella scienza e
nella tecnologia
La priorità: una migliore
lampadina e l’elaborazione
di una unità di misura della luminosità: occorre
riprendere la questione del corpo nero
www.monicamarelli.com
1893: il fisico tedesco Wilhelm Wien scopre una
relazione matematica interessante: come
cambia il ventaglio di colori (energie) in
relazione alla temperatura
x
Quando T aumenta, λ diminuisce
λ×T=cost
www.monicamarelli.com
Fantastico! Ora si può rappresentare
con le equazioni quello che accade con
il ferro rovente o il filamento di una
lampadina
Ma c’è un problema…
Febbraio 1900:
i fisici
Lummer e Pringsheim
scoprono delle
discrepanze
fra le previsioni
dell’equazione
e i dati raccolti
regione dell’infrarosso
(basse energie)
www.monicamarelli.com
Nella Società dei fisici
ve n’è
uno in particolare
devoto al problema del
corpo nero, che
considerava
la “ricerca dell’assoluto”:
Max Planck
(1858 – 1947)
www.monicamarelli.com
Il fallimento della legge di Wien mette in
subbuglio il cervello di Planck. Il 19 ottobre del
1900 lo scienziato alla riunione della società
tedesca di fisica propone il suo “aggiustamento”
che in realtà appare come un’equazione del
tutto nuova.
Come un sarto ha fabbricato
qualcosa che prima non c’era: una
formula ad hoc per spiegare i
risultati sperimentali ma resta la
domanda:
qual è il significato
fisico?
Planck
scrisse
che
il
suo
fu
un “atto di disperazione”: l’introduzione dei
pacchetti
di
energia
E
=
hν
h=costante
di
Planck
ν= frequenza di oscillazione delle “molle
atomiche” che compongono le pareti del
corpo
nero
Sono come molle prive di massa,
ognuno con la sua frequenza
caratteristica. L’insieme di tutte le
“molle” produce tutto lo spettro,
visibile e invisibile.
Se l’oscillatore è “attivo” o meno
dipende solo dalla temperatura
www.monicamarelli.com
Planck sapeva già dalla teoria
dell’elettromagnetismo che una
carica elettrica in moto accelerato
emette onde elettromagnetiche
ma continuava a non credere nella
teoria atomica
www.monicamarelli.com
Gli atomi sono reali.
Con la fisica statistica di Boltzmann Planck
comprende che quella del corpo nero è la
configurazione più probabile
(massima entropia)
G
www.monicamarelli.com
L’energia
emessa o
assorbita dagli
oscillatori è
assorbita o
emessa a
pacchetti
Uno dei primi fan della teoria di Planck è
Albert Einstein: dice che la luce è fatta di
corpuscoli chiamati quanti.
Einstein è impazzito? E le equazioni di
Maxwell?
Einstein non demorde, grazie ai
quanti di luce spiega l’effetto
fotoelettrico e si beccherà il Nobel
Nel frattempo il modello a
panettone dell’atomo di Thomson
viene archiviato da Rutherford
grazie al suo esperimento con le
particelle alfa sparate contro un
foglio d’oro
Atomo di Rutherford
Allora l’atomo è come un
Sistema Solare in miniatura?
www.monicamarelli.com
Qualcosa non quadra!
Se così fosse gli elettroni
perderebbero energia e
precipiterebbero sul nucleo come
dice
Maxwell
www.monicamarelli.com
Planck e Einstein non sono due pivelli! E
Bohr ha fiducia nei due Ecco la grande
intuizione:
Gli elettroni occupano livelli speciali, solo
quelli sono permessi e solo lì possono
stare!
E’ il 12 settembre 1913 durante il
convegno dell’associazione
britannica per l’avanzamento delle
scienze che questa idea diventa
pubblica
www.monicamarelli.com
www.monicamarelli.com
A nonna Anita
(1913 – 2006)