Concetti Chiave
- L'effetto Compton dimostra l'aspetto corpuscolare della luce, paragonando il comportamento della luce a palline che si urtano.
- Quando un raggio X colpisce una superficie di grafite, l'elettrone viene espulso e il raggio deflesso, evidenziando la natura particellare della luce.
- La teoria di De Broglie suggerisce che la materia, come la luce, ha una natura ondulatoria, associando una lunghezza d'onda alle particelle in movimento.
- Esperimenti mostrano che particelle subatomiche possono comportarsi come onde, subendo fenomeni come diffrazione e interferenza, supportando la teoria di De Broglie.
- La doppia fenditura dimostra che sia la luce sia gli elettroni possono generare frange di interferenza, confermando la natura ondulatoria delle particelle.
Indice
Effetto Compton
L’effetto Compton mette ulteriormente in evidenza l’aspetto corpuscolare della luce.
Si prende in considerazione una lavagna di grafite e le si invia una radiazione con frequenza alta a raggi x. Si nota che viene espulso l’elettrone ma contemporaneamente il raggio x viene deflesso di un certo angolo teta, con una frequenza minore. Einstein e Compton ne deducono l’aspetto corpuscolare delle biglie, sostenendo che si genera lo stesso fenomeno che accade quando consideriamo l’urto tra due biglie: una resta ferma, l’altra viene messa in moto e l’angolo che si forma tra il movimento di una biglia e la staticità dell’altra viene deflesso. La luce, dunque, assume lo stesso atteggiamento di una pallina.
La lunghezza d’onda di De Broglie e la natura ondulatoria dei corpi materiali
Come si è visto, la luce e in particolare le onde magnetiche hanno una natura corpuscolare: esse sono formate da pacchetti di energia (quanti) H*F. De Broglie pensa che, se la luce ha una natura corpuscolare, la materia ha un carattere ondulatorio. Quest’ipotesi è stata suffragata da alcuni esperimenti.
De Broglie ritiene che ad una particella di massa m in movimento si possa associare una lunghezza d’onda (lambda= H / p relativistica).
Se le particelle sono subatomiche e se le velocità sono elevate, le lunghezze d’onda sono comparabili alle particelle; in questo caso si genera il fenomeno della diffrazione.
Se causiamo delle onde circolari facendo vibrare due punte, due onde si sommano e, nel punto in cui si incontrano cresta con cresta si genera una cresta più alta, mentre se si incontra ventre con ventre si genera un ventre più basso e, infine, se si incontrano una cresta e un ventre l’onda si annulla.
Lo stesso esperimento è stato condotto in ottica (l’esperimento della doppia fenditura): se si considera una parete opaca con due fenditure di dimensioni circa uguale alla luce che viene inviata alla fenditure, si nota che la luce al di là della fenditura si allarga e si genera sia la diffrazione che l’interferenza. Su uno schermo posto di fronte alle fenditure si generano le “frange di interferenza”: alcune di colore chiaro, altre di colore scuro.
Se invece di inviare luce si inviano elettroni, si potrebbe immaginare di ottenere della luce direzionata perpendicolarmente. Se si lanciano molti pacchetti di energia, si formano zone di interferenza pari a quelle della luce. In questo caso le particelle subatomiche si comportano come fossero particelle di luce: subiscono sia la diffrazione che l’interferenza.
Questo esperimento avvalora la teoria di De Broglie secondo la quale le particelle subatomiche si comportano come un’onda, subendo i fenomeni tipici di quest’ultime: la diffrazione e l’interferenza.
Domande da interrogazione
- Che cosa dimostra l'effetto Compton riguardo alla natura della luce?
- Qual è l'ipotesi di De Broglie sulla natura della materia?
- Come si comportano le particelle subatomiche secondo la teoria di De Broglie?
- Quale esperimento avvalora la teoria di De Broglie?
L'effetto Compton dimostra l'aspetto corpuscolare della luce, evidenziando che la luce si comporta come una pallina durante l'urto, simile a due biglie che si scontrano.
De Broglie ipotizza che la materia abbia un carattere ondulatorio, associando una lunghezza d'onda a una particella in movimento, suffragata da esperimenti che mostrano fenomeni di diffrazione e interferenza.
Secondo la teoria di De Broglie, le particelle subatomiche si comportano come onde, subendo fenomeni di diffrazione e interferenza, simili a quelli osservati con la luce.
L'esperimento della doppia fenditura avvalora la teoria di De Broglie, mostrando che le particelle subatomiche, come gli elettroni, generano frange di interferenza simili a quelle della luce.
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