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Nascita della fisica quantistica

La storia della fisica quantistica comincia verso la fine del diciannovesimo secolo e sono i primi quarant'anni quelli più densi di avvenimenti, scoperte, proposte e polemiche. Possiamo suddividere questi anni in tre periodi distinti.
Il primo è compreso tra il 1885 e il 1912.
Si scoprono le prime serie ordinate negli spettri atomici, si costruiscono i modelli che spiegano lo spettro della radiazione di corpo nero e l’effetto fotoelettrico e riproducono le curve del calore specifico di alcuni solidi.
Non c’è ancora una teoria generale dei fenomeni che avvengono a livello atomico ma si comincia a percepire che la questione va ben al di là della quantizzazione della luce.
Il secondo periodo prende il via nel 1913 con la quantizzazione del momento angolare dell’elettrone derivata da Bohr nel suo semplice modello per l’atomo di idrogeno.
La strada verso la teoria quantistica vera e propria si è appena aperta e sono James Franck e Gustav Hertz nel 1914 a ottenere l’evidenza sperimentale del fatto che gli atomi possono cambiare la loro energia solo in maniera discreta. Il concetto di quantizzazione nello spazio introdotto nel 1916 da Arnold Sommerfeld e Peter Debye viene confermato dall’esperimento di Otto Stern e Walther Gerlach solo nel 1922.
Il periodo che segue,dal 1923 al 1927, vede lo delle teorie e le prime formalizzazioni. Nel 1923 Bohr introduce il principio di corrispondenza secondo il quale le leggi della fisica quantistica si devono ridurre alle leggi della fisica classica entro certi limiti. Non era ancora chiaro quali fossero questi limiti: non avviene infatti come per la relatività, che è una teoria riconducibile alla fisica classica per velocità molto più piccole di quella della luce, e i teorici impiegheranno molto tempo per trovare il modo di rendere compatibile il nuovo quadro teorico della meccanica quantistica con la fisica classica. A partire dallo stesso anno, gli esperimenti con i raggi X di Compton portano alla luce uno strano fenomeno che De Broglie interpreta come il dualismo onda-corpuscolo, il fatto che le particelle si possono comportare in certe condizioni come onde. Nel 1926 Schrödinger introduce la funzione d’onda, un oggetto matematico che descrive lo stato fisico di un sistema quantistico e le cui caratteristiche matematiche assomigliano a quelle di un’onda. Bohr fornisce la sua interpretazione: non si tratta di onde di materia ma di probabilità. Infine, nel 1927, Heisenberg propone il principio di indeterminazione, che è alla base di tutta la faccenda !!
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