Modello atomico di Rutherford e doppia natura della luce

Modello di Rutherford e doppia natura della luce

L’atomo è stato studiato nel tempo, finchè si è giunti ad una struttura atomica molto più complessa di quella del passato. Le particelle atomiche sono: l’elettrone, che ha un numero di massa trascurabile, a differenza del neutrone e del protone che hanno una massa più elevata; la massa di un elettrone è 1 su 1836 volte della massa di un neutrone o di un protone.
Il primo a parlare di un modello atomico fu Tomson, che disse che l’atomo era una sfera in cui erano sparse in maniera casuale le cariche elettriche (il cosiddetto modello a panettone).

Successivamente ci fu l’esperimento di Rutherford che diede il via ai modelli atomici. Rutherford prese una lamina d’oro, sottilissima, siamo quindi in presenza degli atomi di oro. Ci mise dietro uno schermo circolare. Lo scienziato bombardò la lamina di oro con le particelle alfa, particelle radioattive con due protoni e due neutroni, quindi con doppia carica positiva. Rutherford osservò che le particelle non avevano tutte la stessa traiettoria, perché dallo schermo che le proiettava si vedeva che avevano posizioni diverse: alcune avevano una traiettoria rettilinea, altre venivano deviate, altre ancora tornavano indietro. Da questo esperimento Rutherford dedusse che l’atomo è formato da un nucleo centrale, dove è concentrata la massa, e intorno a questo nucleo la presenza di uno spazio enorme, in cui ruotano gli elettroni. Le particelle che erano passate in questo spazio vuoto erano passate indisturbate, andando contro lo schermo descrivendo una traiettoria rettilinea; altre, quelle che tornavano indietro, erano invece rimbalzate contro il nucleo (in netta minoranza). Le altre particelle, quelle che venivano deviate, quando sfioravano il nucleo, risentivano della carica elettrica positiva del nucleo: cariche dello stesso segno si respingono, quindi venivano deviate. In base alla distanza dal nucleo, la deviazione cambiava: più si avvicinavano al nucleo più venivano deviate, meno si avvicinavano al nucleo minore era la deviazione.
Questo è il modello di Rutherford o modello planetario.
Il modello di Rutherford non fu accettato perché diceva che gli elettroni ruotano intorno al nucleo, ma questo era in contraddizione con le leggi della fisica, che dicono che un corpo che ruota perde energia nel tempo.

Doppia natura della luce:

La natura corpuscolare della luce
Le radiazioni meno pericolose sono quelle che presentano frequenza minore e lunghezza d’onda maggiore.( come per esempio le onde radio) nello spettro del visibile quando la frequenza è maggiore la lunghezza d’onda è minore e le radiazioni sono più penetranti ( i raggi x o gamma)
Lunghezza d’onda (λ ) e la frequenza (v) sono due grandezze inversamente proporzionali .
Si ipotizzò poi che la luce potesse avere una natura corpuscolare ; si parlò infatti di pacchetti , di quantità di energia di luce , chiamati FOTONI . Dunque la luce presenta una doppia natura come ondulatoria e come corpuscolare : fotoni.

Partendo dall’equazione della velocità della luce che viaggia a 300.000 km orari
C= λ x ν
Formule inverse : v=c /λ
λ = c / ν
la luce iteragendo con la materia fa emergere la sua natura corpuscolare

partiamo dall’equazione di PLANK ED EINSTAIN
E = h per v
E = h per c / l
E e l sono grandezze inversamente proporzionali

Ancora sulla doppia natura della luce:

Le radiazioni meno penetranti, meno pericolose, sono quelle con una minore frequenza e con una lunghezza d’onda maggiore ( la lunghezza d’onda è la distanza fra due creste). Poi abbiamo lo spettro del visibile, i sette colori dell’arcobaleno che vanno dal rosso al violetto. La lunghezza d’onda diminuisce, la frequenza aumenta, perciò abbiamo l’ultravioletto, tra le più pericolose.
Si ipotizzò che la luce avesse una doppia natura, fosse quindi una particella corpuscolare. Si parlò di pacchetti, di quanti di energia di luce. Questi pacchetti furono chiamati fotoni. Venne fuori la doppia natura della luce: la natura ondulatoria come onda elettromagnetica, e la natura considerata come particella. C’è una relazione tra la relazione elettromagnetica e la lunghezza d’onda e la frequenza.
C (velocità della luce)=lambda (lunghezza d’onda) per ni (frequenza)
Per la luce C è costante, cioè trecentomila chilometri al secondo.
Lambda e ni sono grandezze inversamente proporzionali. A grandi frequenze corrispondono piccole lunghezze d’onda e viceversa. Quando la luce interagisce con la materia, viene fuori la sua seconda natura. I fotoni ricevono l’energia dai corpi con cui interagiscono. Questo si esprime con l’equazione di Plant-Heinstein
E (energia data dal fotone9)=h (costante di Plant) per ni (frequenza)
Ni=c fratto lambda
Sostituendo il valore otteniamo che:
e=h per c fratto lambda
E e lambda sono grandezze tra loro inversamente proporzionali, perché all’aumentare della lunghezza d’onda diminuisce l’energia del fotone.