Fisica quantistica
I modelli classici corpuscolare e ondulatorio vengono messi a dura prova in contesti dove la radiazione interagisce con la materia trasferendole energia. Il tentativo di risolvere problemi come questi porterà alla creazione di una nuova fisica: la meccanica quantistica.
Prerequisiti *
L’esperimento di Rutherford e modello atomico
Spettri atomici
Interferenza e diffrazione (onde, ottica)
Scoperta dell'elettrone
Urti classici
Conoscenze (contenuti irrinunciabili)
L’emissione di corpo nero e l’ipotesi di Planck
L’esperimento di Lenard e la spiegazione di Einstein dell’effetto fotoelettrico
L’effetto Compton
Modello dell'atomo di Bohr e interpretazione degli spettri atomici
L’esperimento di Franck – Hertz.
Lunghezza d’onda di De Broglie.
Dualismo onda-particella. Limitii di validità della descrizione classica
Diffrazione/Interferenza degli elettroni
Il principio di indeterminazione
Abilità (relative ai contenuti)
Illustrare il modello del corpo nero interpretandone la curva di emissione in base alla legge di distribuzione di Planck
Applicare le leggi di Stefan-Boltzmann e di Wien, saperne riconoscere la natura fenomenologica
Applicare l’equazione di Einstein dell’effetto fotoelettrico per la risoluzione di esercizi
Illustrare e applicare la legge dell’effetto Compton
Discutere il dualismo onda-corpuscolo
Calcolare le frequenze emesse per transizione dai livelli dell’atomo di Bohr
Calcolare la lunghezza d’onda di una particella e confrontarla con la lunghezza d’onda di un oggetto macroscopico
Descrivere la condizione di quantizzazione dell'atomo di Bohr usando la relazione di De Broglie
Calcolare l’indeterminazione quantistica sulla posizione/quantità di moto di una particella
Analizzare esperimenti di interferenza e diffrazione di particelle, illustrando anche formalmente come essi possano essere interpretati a partire dalla relazione di De Broglie sulla base del principio di sovrapposizione
Competenze settoriali
Saper mostrare, facendo riferimento a esperimenti specifici, i limiti del paradigma classico di spiegazione e interpretazione dei fenomeni e saper argomentare la necessità di una visione quantistica
Saper riconoscere il ruolo della fisica quantistica in situazioni reali e in applicazioni tecnologiche
Essere in grado di comprendere e argomentare testi divulgativi e di critica scientifica che trattino il tema della fisica quantistica
*Quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Stato per i Licei Scientifici
Tavolo tecnico (DD n. 1103 del 23/10/2015)