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.

Lezioni

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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)