laboratorio di fisica moderna pls - 2018-19 -1 · 1. postulato della relatività le leggi della...
TRANSCRIPT
![Page 1: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/1.jpg)
LABORATORIODIFISICAMODERNA
PLS- 2018-19-1L.Martina
DipartimentodiFisicaUniversitàdelSalentoSezioneINFN- Lecce
![Page 2: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/2.jpg)
1911 Solvay Conference, Brussels
Einstein
Poincaré
Langevin
M.Curie
KamerlingOnnes
Rutherford
Perrin
Wien
Jeans
NernstBrillouin Solvay Lorentz
Warburg
Goldschmidt
Rubens
PlanckSommerfeld
deBroglie
LindemannKnudsen
Hasenohrl
HosteletHerzen
![Page 3: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/3.jpg)
1927 Solvay Conference, Brussels
![Page 4: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/4.jpg)
MateriaeRadiazione
4- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - --Comefunziona?
Perchéduroetrasparente?
Perchémalleabileeconduttore? Comesitrasforma
laluceinforzavitale?
Qualel’originedellasuaenergia?
![Page 5: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/5.jpg)
FisicaClassica
5
( ) 0=F BchiusaS
!
( )dt
BdldE S
!!!
1
1
g
g
F-=×ò
( )EdtdIldB SS
!!!222
00 ggeµ
gF+=×ò
Ogni corpo persevera nello stato di quiete odimoto rettilineo uniforme,ameno che nonsia costretto acambiarlo acausa di FORZEadesso impresse (principiod’inerzia)
Ilcambiamento dello stato di moto èproporzionale alla forza impressa lungo lalinea retta di applicazione
Adogni azione corrisponde una reazione ugualeinintensità econtraria inverso
amF !!=
2112 FF!!
-=
Particelle Campi
Φ#$%&'() 𝐸 = 𝑄-./.12#$%&'()
𝜖4Φ L. Gauss per E
L. Gauss per B
L. Faraday - Neuman -Lenz
L. Ampére - Maxwell
I.Newton
![Page 6: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/6.jpg)
Termodinamica• Principiozero:seicorpiAeBsonoentrambiinequilibriotermicoconunterzocorpoC,alloralosonoanchefraloro.
• Primoprincipio ( conservazionedell'energia):lavariazionedienergiainternadiunsistemae’lasommaalgebricadelcaloreedellavoroscambiaticonl’ambiente
• SecondoPrincipio:inunciclo termodinamico• (Kelvin- Planck)e’impossibile convertire completamente inlavoro il calore assorbito dalserbatoio “caldo”
• (Clausius) e’impossibile farpassare unicamente delcalore dalserbatoio “freddo”aquello“caldo”
( 0)L >( 0)Q >
( 0)Q < ( 0)L <U Q LD = -
QL
Tc
TfQ
QTc
Tf
![Page 7: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/7.jpg)
“pro-”vs”contro-”atomismoPROCongr.dei Chimici,Karlsruhe(1860):definizione di molecola edi atomo (disaccordo)J.C.Maxwell:“Benche’nel corso dei tempisi siano verivicate catastrofi …lemolecole…continuano adesistere oggi esattamente comevennero create:perfette innumero,misura epeso“(1873)W.Thomson:“E’unfatto assodato che ungasconsista di molecole inmovimento ….Ildiametro di una molecola digasnonpuo’essere inferiore a 2x10-9 cm.”(1870)L.Boltzmann:“…dareuna dimostrazione deltutto generale della IIlegge della teoria delcalore,comescoprire ilteorema meccanico adessa corrispondente.”(1866)“Iproblemi della teoria meccanica delcalore sono …problemi diteoria della probabilita’.”(1871)
CONTROM.Planck:“Lapiena validita’delIIprincipio…e’incompatibile conl’ipotesi di atomi finiti”(1883)W.Ostwald:”L’asserzione che tutti i fenomeni …sono riducibili afenomeni meccanici …e’sbagliata.….Tutte leequazioni della meccanica ammettono l’inversione temporale …Quindi …unalbero potrebbe diventare di nuovogermoglio eseme,una farfalla bruco eunvecchio bambino.”E.Mach:“None’confacente alla fisica considerare mutevoli strumenti ,quali molecole eatomi,alla stregua direalta’sottostanti ai fenomeni.”(1895)
![Page 8: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/8.jpg)
Termodinamica eStatistica
lnS k P c= +
V0
V1Gasideale costituito da Nmolecole all’equilibrio termico
1 0 1
0 0
,V V Vp qV V
-= =Probabilita’perlasingola molecola
di trovarsi inV1
( ) ( )!
! !n N nNP n p q
n N n-=
-Probabilita’pernmolecoledi trovarsi inV1 eN-nall’esterno
.5,50
p qN= ==
Ilsistema tende almacrostato di massima entropia,cioe’aquello che possiede il numero massimo dimicrostati
Principiodi Boltzmann
L.Boltzmann
![Page 9: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/9.jpg)
Inquesto articolo dovremo mostrare che,….,particelle di dimensioni visibili almicroscopiosospese inunfluido,inseguito almoto molecolaredelcalore possono descrivere moti osservabili.
A.Einstein,Ann.d.Phys.,17(1905)549
Coefficientedidiffusione
MolecoleeMotoBrowniano
dNRTDA ph6
1=
NA =NumerodiAvogadrod=raggiodellaparticellah =coeff.diviscosita’
https://www.youtube.com/watch?v=Xscn-QSmFo4
![Page 10: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/10.jpg)
68x1022 permezzodiemulsionianalogheagas;62x1022 “emulsionianaloghealiquidi;60x1022 “fluttuazioniemulsioniconcentrate;64x1022 “motoBrownianotraslazionale;65x1022 “motoBrownianorotazionale;75x1022 “opalescenzacritica;65x1022 “azzurrodelcielo;64x1022 “radiazionedicorponero;61x1022 “gocciolineionizzatesecondoMillikan;62x1022 “decadimentoradioattivo
Realta’dellemolecoleJ.Perrin:Nobel1926
NA
“Lateoriaatomicahatrionfato.Ancorapocotempofaassainumerosi,isuoiavversari,alfineconquistati,rinuncianounodopol’altroasfidechefuronoalungolegittimeesenz’altroutili”J.Perrin“LesAtomes“,(Paris,1913)
NA= 6.022 141 79 x 1023 mol-110
3 ˆ10 1atomoatomo
A atomo
Ml m AN d
-» » =
J.Perrin
![Page 11: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/11.jpg)
Lascopertadell’elettrone
“Wehaveinthecathoderaysmatterinanewstate,astateinwhichthesubdivisionofmatteriscarriedverymuchfurtherthanintheordinarygaseousstate:astateinwhichallmatter...isofoneandthesamekind;thismatterbeingthesubstancefromwhichallthechemicalelementsarebuiltup."
(J.J.Thomson,"CathodeRays,"TheLondonPhil.Mag.J.Science,V,Oct.1897)
http://www.aip.org/history/electron/jjhome.htm
=me
B
-1.758 820 12(15) x 1011 C kg-1
J.J.Thomson
![Page 12: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/12.jpg)
L’esperienzadiMillikan
12
http://www.aip.org/history/gap/Millikan/Millikan.html
hnp rFvisc 6=
e= 1.602 176 53(14) x 10-19 C
PSSC:FISICA,vol.2,Cap.28-4
43πr3ρg = 6πrηv
qE =mg
E = Vd
q = 18π dV
η3v3
2ρg
R.Millikan
![Page 13: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/13.jpg)
13
012
2
22 =
¶¶
-Ñtf
cf
Onde Hertziane (1887)
OndeElettromagnetiche
eLuce
NONINVARIANTESOTTOTRASFORMAZIONIDIGALILEI
R.Hertz
G.Marconi
![Page 14: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/14.jpg)
EsperienzadiMichelson eMorley
14Risultato: Nessun vento di etere osservato!
Misurare le ipotetiche proprietà dell’Etere confrontando la velocità della luce lungo due direzioni ortogonali, una delle quali solidale con la con quella di moto della Terra
VT
Sorgente
l1
l2
Percorso 2
Percorso 1
Osservatore
Frangediinterferenza
Spostamentodelle frange previsto
Spostamentodelle frange osservato
A.A.MIchelson
E.W.Morley
![Page 15: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/15.jpg)
15
IpostulatidellaRelativitàdiEinstein
1. PostulatodellarelativitàLeleggidellafisicasonolestesseintuttiisistemidiriferimentoinerziali.Nonesisteunsistemadiriferimentoprivilegiato
2. PostulatodellavelocitàdellaluceLavelocitàdellalucenelvuotohalostessovalore c intutteledirezionieintuttiisistemidiriferimentoinerziali.
C=299 792 458m/s
A.Einstein
![Page 16: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/16.jpg)
Spettro delle sorgenti luminose
16
Solidi:Spettro continuo
Gas:Spettro discretoSpettro diHnel visibile
![Page 17: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/17.jpg)
Irraggiamento
«perognisostanzailcomportamentorispetto
all'emissioneeall'assorbimento,aparitàditemperature,èilmedesimo»
Radiatore PerfettoCORPONERO
Assorbitore PerfettoCORPONERO
e
e=atrasmissione
riflessione
assorbimento
emissione
IIPrincipiodellaTermodinamica
( )TfPemiss =
G.R.G.Kirchhoff
![Page 18: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/18.jpg)
Spettro dicorpo nero
LeggediWien
KmT 03max 10898.2 -´=l
![Page 19: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/20.jpg)
LaquantizzazionediPlanck
nhE =D
20
Ipotesi di Planck (1900): per ogni data frequenza, il sistema materiale può scambiare con la radiazione multipli interi di un quanto fondamentale
StatisticaBoltzmann
( )1
3
-
»TkhBe
hn
nneΔE = hνhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
≈ ν 2Tε ν( ) =
M.Planck
![Page 21: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/21.jpg)
L’effetto Fotoelettrico
21
Quarzo SI
GessoSI
VetroRidotta
LegnoNulla
Lenard1899- 1902
Hertz,1887
![Page 22: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/22.jpg)
Relazionicaratteristichedell’effettofotoelettrico
•Sololuceconfrequenza>frequenza disoglia produceunacorrente•Lacorrenteèattivataintempi<10-6 s•L’azione“puntuale”dellaluceincidente•Proporzionalita’ tracorrenteeintensitàluminosaincidente•Ilpotenzialediarresto èproporzionaleallafrequenzadellaluceincidente
Frequenzafissata
IncoerenteconlaFisicaClassica!!!
![Page 23: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/23.jpg)
L’idea diEinstein
Nel 1905AlbertEinsteinassunse l’ipotesi diPlanckche laradiazione incidente è costituita dapacchetti (“quanti”)dienergia
E=hvdovev e`lafrequenza eh e`una costante (costante diPlanck).Nella fotoemissione,uno diquesti quanti dienergia viene assorbito daunelettrone delfotocatodo,ed emesso conenergia
E =hv –Wdovel’energia minimanecessaria adestrarre l’elettrone,chiamata“lavoro diestrazione “,si è indicata conW.
![Page 24: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/24.jpg)
Catodo
Elettroni
Luce
(frequenza > soglia fotoelettrica)E =hn –W
DVF = −eE
E
Affinché l’elettrone emesso riesca a raggiungere l’anodo a potenziale di arrresto pari a - DV, rispetto al catodo emettitore, deve possedere una energia a E = e DV.
E
e DV =E =hn –W
Potenzialediarresto
DV =h/en –W/e
![Page 25: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/25.jpg)
ln hphE == ,
Planck Einstein
¡Fotoni!
0
420
222
==-
fotonemcmcpE
cEp =
ElettromagnetismoClassico:leggedidispersioneimpulso/energia
RelazionidiPlanck - Einstein
InvarianteRelativisticoEnergia/impulso
…elaDIFFRAZIONE!?!
𝝀𝝂 = 𝒄
Einsteininterpreta Ipacchetti dienergia luminosacomeparticelle dimassa ariposo nulla,che possono viaggiare soloalla velocità della luce.
![Page 26: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/26.jpg)
Effetto Compton
•Cons.dell’energia
•Cons.Quantitàdimoto
KEE += '
elXX ppp !!" += 'vmphphp elelXX g
ll=== ,
'',
( )qll cos1-=-¢cmh
el
cl n =A.Compton
![Page 27: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/27.jpg)
27
ElettromagnetismoClassico
Diffrazione
a sinθ = nλ
![Page 28: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/28.jpg)
Diffrazione di luce e di particelle
DiffrazionediBraggRaggi X su
un monocristallo di NaClNeutroni termici su
un monocristallo di NaCl
Elettronisu Au
policristallino
![Page 29: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/29.jpg)
Particelle– ondesuduefenditure
![Page 30: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/30.jpg)
Diffrazione disingolo fotone
![Page 31: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/31.jpg)
Elettronesudoppiafenditura
http://physicsweb.org/articles/world/15/9/1/1
P.G.Merli,G.F.Missiroli,G.Pozzi,Am.J.Phys. 44(1976)306-7.
https://www.youtube.com/watch?v=jvO0P5-SMxk
![Page 32: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/32.jpg)
Lpotesi oh . de Broglie 119241
Simmetnia in Nature
Onate → Parti alle.
Parti alle → On ok ?
Rel.
Planck - Einstein
de Broglie pustule {¥¥ gnuantmitgg.hr?Iae
1) Inah iilsignificotofin.co oh. toti anole ?
2) A quote equationsooblisfano ?
E. Schrodinger ( 1926)
Fissoto E ( pines . F =pI ) → t -
- hp → be→ eilkx - went )
Lnanto role alk ) ? le
![Page 33: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/33.jpg)
• LaFisica possiede una*“costante discala” universale:il quanto dʼazione
h=6.626068× 10-34 m2 kg/sdetermina lagranularità intrinseca della natura,
• Complementarietà eRelazioni diPlanck– Einstein– deBroglie:proporzionalità fra grandezze complementari diunoggetto quantistico
.Grandezzecorpuscolari Grandezze
“ondulatorie”
Velocitàdellaluce•Altrescaleuniversali:• c= 299792458ms-1• a =0.00729735•MPlanck =1.3x1019 GeV MassadiPlanck
Cost.StrutturaFine
ħ =h/2p
Complementarietà onda-corpuscolo
![Page 34: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/34.jpg)
Onde eProbabilita’
(E,p) (w, l)
Y Statodelsistema
1 2a bY + Y =Y GliStatisisommano
Ψx,t( )
2 Densita’di Probabilita’di presenza in
x
x
osservabile !!!
Ingenerale:lostato di unsistema e’l’insieme di delle distribuzionidi probabilita’dei possibiliOSSERVABILIp E,
L,S ,…
![Page 35: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/35.jpg)
Osservabili incompatibiliLedistribuzioni diprobabilita’didifferenti osservabili dinamiche possono essere correlateeingenerale non possono essere scelte indipendentemente leune dalle altre
p→ p Ψ e−i/p⋅x
( )=cos sin ie iq q q+
Assoluta precisioneinmomento Assoluta indeterminazione
inposizione
Dispersioneinmomento
localizzazioneinposizioneΨ ψi e
−i/ pi ⋅x∑
![Page 36: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/36.jpg)
PrincipiodiindeterminazionediHeisenberg
Comeesempio,Dx eDpx rappresentanoleincertezzeintrinsechenellemisuredellecomponentidirediplungox.
dove 2 (principio di indeterminazione di Heisenberg )
x
y
z
x p hy pz p
pD ×D ³ =D ×D ³
D ×D ³
h hh
h
/2
/2
/2
![Page 37: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/37.jpg)
EquazionediSchroedinger
2
2md 2Ψ
dx2+ E −V x( )!"
#$Ψ=0
d 2ψdx2
+ 2m2
mv2
2
!
"#
$
%&ψ=0→ d 2ψ
dx2+ p
!
"#
$
%&
2
ψ=0
Unaparticellainmotolungol’assexattraversounaregioneincuileforzeagentisullaparticellaleconferisconoun’energiapotenzialeV(x)siha:
incuiEèl’energiameccanicatotaledellaparticellainmoto.
SeV(x)ènullo,l’equazionedescriveunaparticellalibera,
ψ e±i/p⋅x
![Page 38: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/38.jpg)
EquazionediSchroedinger
2
2md 2Ψ
dx2+ E −V x( )!"
#$Ψ=0
d 2ψdx2
+ 2m2
mv2
2
!
"#
$
%&ψ=0→ d 2ψ
dx2+ p
!
"#
$
%&
2
ψ=0
Unaparticellainmotolungol’assexattraversounaregioneincuileforzeagentisullaparticellaleconferisconoun’energiapotenzialeV(x)siha:
incuiEèl’energiameccanicatotaledellaparticellainmoto.
SeV(x)ènullo,l’equazionedescriveunaparticellalibera,
ψ e±i/p⋅x
Potenziali aPozzo Infinito
YEH - Ito.. M
t
amorPn = fkn denominationohlheqnantitehnantizzezi.nu\ In dinoto
alienage p=2mh- IT. .
-
Lmind =
d
a= Pax nine - o F- n 'T I=¥I=n 'T nemo ,
![Page 39: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/40.jpg)
EffettotunnelNellaMeccanicaQuantisticaperunaparticellainmotoconenergiatotaleE<V0 esisteunaprobabilitàfinitachel’ondadiprobabilita’ penetriattraversolabarrieraegiungadall’altraparte.Questofenomenoprendeilnomedieffettotunnel.
( )22
2
8 bL bm U E
T e bh
p- -» =
Coefficienteditrasmissione
![Page 41: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/41.jpg)
Microscopio adEffettoTunnel
G.Binnig,H.RorherNobel1986
![Page 42: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/42.jpg)
Potenzadeltransistor
![Page 43: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/43.jpg)
Atomifreddiecomputerquantistici
![Page 44: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/44.jpg)
Microscopio aForzaAtomica
![Page 45: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/45.jpg)
45
TassonomiadelQuantumComputer
• Ottici:CavitàQED,OtticaLineare;• Atomici:Trappoleioniche,Reticoliottici;• StatoSolido:SpinNucleari,SpinElettronici,QuantumDots;
• Superconduttori:CoppiediCooper,quantidiflussomagnetico,Squid
D.Wineland,NIST
![Page 46: LABORATORIO DI FISICA MODERNA PLS - 2018-19 -1 · 1. Postulato della relatività Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non esiste un sistema](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042807/5f7df6faaa2ae821414d532f/html5/thumbnails/46.jpg)
Grazie