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)