LABORATORIO DI FISICA SPERIMENTALE

MODELLI

Alessandro Cavalli, Alessandro Stringhi, Carla Verdi

COS’È UN MODELLO?

I modelli permettono, attraverso esperienze della meccanica

classica, di riscontrare analogie con teorie della meccanica quantistica.

ESPERIENZE:

• Spettri di emissione

• Sonometro (corda vibrante)

• Carrelli in risonanza

SPETTRI DI EMISSIONEOBIETTIVI:

• Constatare l’esistenza di orbitali con livelli energetici ben definiti

• Collegare le frequenze diverse dello spettro del visibile con i diversi colori

Lo spettroscopio:

Grafico dello spettro di emissione del mercurio

Conclusioni:

• Gli elettroni viaggiano intorno al nucleo su orbitali predefiniti caratterizzati da una precisa frequenza

• ad ogni colore corrisponde una frequenza

SONOMETROOBIETTIVI:

• Constatare che la corda oscilla solo per determinate frequenze.

• Trovare la frequenza fondamentale di oscillazione e le armoniche

• Evidenziare l’analogia con il modello atomico di Bohr

Il sonometro:• Corda vibrante in tensione• Generatore di frequenze• Oscilloscopio

Grafico del sonometro:

Raccolta dati del sonometro

Conclusioni:

• Le armoniche hanno frequenza doppia, tripla… rispetto a quella principale.

• Cambiando la tensione della corda, cambia la frequenza di oscillazione

• Nel modello atomico di Bohr, gli elettroni occupano orbitali con energie quantizzate

CARRELLI IN RISONANZAOBIETTIVI:

• Studiare gli effetti che produce una forzante sinusoidale sulla oscillazione di un corpo

• Vedere quando il sistema entra in risonanza, e in cosa consiste

• Collegare l’esperienza con il modello atomico di Bohr

Il sistema utilizzato:

• Carrello oscillante tra due molle• Generatore di forzante sinusoidale• Interfaccia grafica• rotaia

Grafico dell’ampiezza di oscillazione in funzione della pulsazione della forzante:

Raccolta dati della risonanza

Conclusioni:

• I dati misurati sperimentalmente mostrano che l’ampiezza dell’oscillazione del carrello è massima quando la pulsazione della forzante è pari a quella propria del carrello. Per valori di ω minori o maggiori l’oscillazione si smorza. Per valori di ω prossimi si osserva il fenomeno dei battimenti.

• Analogia con il modello atomico di Bohr: l’elettrone, colpito da un fascio di luce, se entra in risonanza passa a un livello energetico superiore.