Gruppo Modelli

Per comprendere ciò che avviene in natura utilizziamo dei modelli matematici e fisici che

descrivono il fenomeno considerato tramite ipotesi semplificatrici o come analogia rispetto a

fenomeni già noti.

Laboratorio Estivo 2014 1°TURNO

SPETTRI Di EMISSIONE

Lo spettro di emissione di un elemento chimico è l'insieme delle frequenze della radiazione elettromagnetica emessa dagli elettroni dei suoi atomi quando questi compiono una transizione da uno stato ad energia maggiore verso uno a energia minore.

“VEDERE” GLI SPETTRIL'ESPERIMENTO

Lo spettro non è mai lo stesso per due elementi.

Ogni atomo o sostanza ha uno spettro di

assorbimento ed emissione unici.

Questo fa si che lo spettro faccia da “carta

d'identità” dell'elemento.

Ciò permette di identificare un elemento in base alla sua emissione luminosa. Questa

tecnica ha trovato vasta applicazione in astronomia,

per studiare la composizione delle stelle.

Per poter tentare di dare interpretazione a uno spettro

discontinuo, è prima necessario costruire una struttura atomica stabile e ammettere solo alcuni livelli di energia: tale struttura

deve, quindi, esser modello di un atomo che non può emettere

l'energia associata al livello più basso.

E’ evidente che il modello di atomo di Rutherford non si

presenta stabile e non può, di conseguenza, spiegare il motivo

per cui gli atomi liberi dei gas rarefatti, presentino tutti lo stesso spettro discreto di

emissione.

L'Innovazione di Bohr

1) Gli elettroni possono occupare solo stati quantizzati di energia (orbite); questi stati hanno energie diverse e quello con energia inferiore è detto stato fondamentale.

2) Un elettrone può operare una transizione da un livello di energia ad un altro solo assorbendo o emettendo radiazione;

Fu Bohr a formulare due ipotesi fondamentali per la spiegazione di tali fenomeni:

hf = Eecc - Efon

E' proprio questa la radiazione emessa che

contraddistingue lo spettro di ciascun

elemento.

Tuttavia non tutte le radiazioni portano gli elettroni di un atomo allo stato eccitato, che di conseguenza non

emetterà tutta la gamma di radiazioni presenti nello spettro...

Spettro Idrogeno

Spettro Ferro

E' difatti necessaria una differenza di energia a cui corrisponde una

particolare frequenza d'onda emessa per innescare questo processo.

La risonanza in un moto oscillatorio

Come un elettrone può

entrare in risonanza così può essere per qualsiasi altro corpo con la

giusta sollecitazione.

Ogni corpo ha una frequenza propria di oscillazione

Frequenza angolare

propria = 3,43 rad/s

Dopo aver misurato la frequenza propria del carrello abbiamo “eccitato” lo stesso con una forzante esterna prodotta da un motorino elettrico al fine di farlo oscillare con una determinata frequenza.

In particolare rileviamo le variazioni dell’ampiezza di oscillazione in funzione della frequenza del motorino.

Durata in sdi 10

oscillazioni

Ampiezza minima

(cm)

Ampiezzamassima

(cm)

ω (rad/s)

Ampiezza (cm)

30,35 104 108 2,07 2

25 104 108 2,51 2

19,2 77 134 3,27 28,5

18,7 75 136 3,36 30,5

18,6 73 147 3,38 37

18,37 71 141 3,42 35

18,26 51 160 3,44 54,5

17,6 82 130 3,57 24

16,6 100 111 3,79 5,5

16,4 102 110 3,83 4

15,6 103 109 4,03 3

15,3 103 109 4,11 3

14,35 104 108 4,38 2

9,8 106 107 6,41 0,5

Bisogna tener conto del fatto che le misurazioni presentano incertezze quindi ci siamo solo avvicinati alla frequenza fondamentale.

Andamento dell'ampiezza d'oscillazione in funzione della frequenza forzante

0

10

20

30

40

50

60

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Am

pie

zza

(cm

)

Omega (rad/s)

ω0

Cos'è un'onda stazionaria?

Y'=A sen(wt – kx) Interferenza Y= Y'+Y'' = 2 A cos(kx) sen(wt)Y''=A sen(wt + kx)

Armoniche

Il sonometro

I nostri risultati

An dam en to delle freq uen ze vs n

fn= 110,65n - 4,2643

R2 = 0,99990

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 2 4 6 8 10

num ero n arm onica

Fre

qu

enza

fn (H

z)Fn = (V/2L)*n

An dam en to della freq uen za fon d am en tale vs T en sio n e esercitata

T = 0 ,0 0 2 7 f2 - 0 ,0 2 7 3 f + 1 ,4 9 8 8

R 2 = 0 ,9 9 8 9

0

10

20

30

40

50

60

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Frequenza (Hz)

Ten

sio

ne

(N)

I nostri risultatiT = (4L2/µ)*F1

2

Modello di Rutherford Modello di De Broglie

λ=h/p

2π*r= nλ

2π*r= nh/p

r p = nh/2π

Bohr giustifica la stabilità Bohr giustifica la stabilità dell'atomo quantizzando dell'atomo quantizzando

l'energial'energia

De Broglie, intuendo la dualità dell'elettrone, giustificò la stabilità del modello di Bohr

considerando gli elettroni come onde stazionarie

(I postulato di Bohr)

Lorenza Di FlorioPaolo Filini

Andrea PrevitaliAlberto Celoni

Presentazione realizzata da: