Capitolo 3 : la struttura del nucleo Flashcards
struttura del nucleo, discussione tra natura corpuscolare e ondulatoria
perchè il modello planetario di Rutherford è impossibile secondo le leggi della fisica classica?
N1: perchè se l’elettrone fosse fermo dovrebbe cadere sul nucleo con una traiettoria rettilinea (gravità)
N2: perchè se l’elettrone fosse in moto, l’elettrone sarebbe un dipolo oscillante e perderebbe energia e l’elettrone sarebbe destinato a cadere sul nucleo con una traiettoria a spirale.
Cosa è la lunghezza d’onda?
La distanza tra due creste di un’onda, si misura in sottomultipli di metri.
cosa è la frequenza di un’onda?
il numero di cicli al secondo dell’onda. si misura in Hertz.
qual è la relazione che lega lunghezza d’onda e frenquenza?
Lamba(lunghezza) * nu(frequenza) = c (costante della velocità della luce nel vuoto).
questo implica: più la frequenza è grande più la lunghezza d’onda è corta, più energia hanno le onde.
le onde radio non hanno tanta energia : hanno lunghezza d’onda dell’ordine dei metri e frequenza dell’ordine di 10e8; mentre i raggi gamma hanno lunghezza d’onda dell’ordine di 10e-12 m , mentre frequenza dell’ordine di 10e20Hz
qual è il range di lunghezze d’onda che l’uomo può vedere?
da 380 a 780 nanometri. prima è ultravioletto, dopo è infrarosso.
quali sono le due descrizioni possibili della luce?
Descrizione con natura ondulatoria (lunghezza d’onda, frequenza).
descrizione seconda la fisica quantistica (es: la luce è costituita da un flusso di particelle chiamati “quanti” “fotoni” che possiedono energia proporzionale alla loro frequenza ) .
qual è la formula che nella fisica quantistica lega l’energia dei fotoni alla loro frequenza?
E(energia, Elettronvolt/ Joule) = h(costante di Planck Joule*secondo) * v(nu=frequenza, Hertz(=1/secondo))
Esponi l’effetto fotoelettrico
all’inizi del ‘900 era riconosciuto il fatto che bombardando alcuni materiali (soprattutto i metalli) con una radiazione elettromagnetica di sufficiente frequenza questo emettesse elettroni.
Quanda la frequenza della radiazione non era sufficientemente alta, non accadeva niente, tuttavia superando il valore di soglia v0, venivano emessi elettroni caratterizzati da un’energia cinetica e da un numero proporzionali alla frequenza della radiazione.
Einstein interpreta questo fenomeno dicendo che la radiazione elettromagnetica è costituita da fotoni, e dunque, l’energia cinetica degli elettroni espulsi è uguale all’energia del fotone meno l’energia di legame dell’elettrone.
l’energia cinetica dell’elettrone si può descrivere con un grafico: mettendo questa sulle Y e sulle X la frequenza v del fotone, il grafico è l’equazione di una retta dove h (costante di Plank) è il coeff.angolare e -h*v0 è l’intercetta con le X.
In che cosa consiste il modello atomico di Bohr per l’atomo di idrogeno?
è stato il primo modello atomico ad utilizzare la quantizzazione dell’energia. Applica al modello di Rutherford la quantizzazione dell’energia e riesce a spiegare lo spettro di emissione (almeno dell’idrogeno).
Impone tre postulati alla teoria atomico di Rutherford.
Primo postulato del modello atomico di Bohr
Postulato riguardante la quantizzazione del momento angolare.
Il valore del modulo del momento angolare dell’elettrone che ruota attorno al nucleo deve essere un multiplo intero di h(costante di Plank)/(2pigreco).
–>r(raggio)m(massa)v(velocità)=nh/(2*pigreco).
Questo postulato ha come conseguenza la quantizzazione del raggio dell’orbita(l’elettrone può muoversi solo orbite specifiche), e la quantizzazione dell’energia dell’elettrone(l’elettrone può trovarsi solo in certi livelli energetici)
secondo postulato di Bohr
- gli elettroni possono esistere solo in determinate orbite stazionare, ciascuna con energia definita o “quantizzata”
2.quando un elettrone salta da un’orbita di energia più alta a una di energia più bassa emette energia sotto forma di fotone; viceversa quando salta da un’orbita a energia più bassa a una ad energia più alta, assorbe energia sotto forma di un fotone.
Dunque come posso legare le formule che descrivono l’energia di un fotone e la relazione tra lunghezza d’onda ed frequenza?
ricorda: DeltaE= hv,
dunque siccome vlambda= c –> v= c/lambda,
Delta E = h * c / lambda.
Cosa aggiunge Sommerfield a questi postulati?
Estende il modello di Bohr ad atomi con più di un elettrone introducendo altri numero quantici oltre ad n (vedi primo postulato di Bohr) (le orbite diventano elittiche).
Aggiunge :
- l = numero quantico secondario
-m_l=numero quantico magnetico
- m_S= numero quantico di spin
quali sono le critiche al modello di bohr- sommerfield?
- l’utilizzo di leggi della meccanica classica
-l’introduzione di postulati senza giustificazione
-per giustificare l’introduzione del concetto di orbita sarebbe necessario conoscere la posizione e la velocità dell’elettrone in un dato istante(cosa che sappiamo non essere possibile dato il principio di indeterminazione di Heisemberg, che dice che nella fisica quantistica esiste un limite invalicabile alla precisione con cui possiamo conoscere contemporaneamente la posizione e la velocità di una particella).
cosa sostiene la teoria ondulatoria di De Broglie?
sostiene che anche le particelle possano avere un comportamento ondulatorio, e il comportamento ondulatorio di una particella di massa m che si muove a velocità v sarebbe definito dalla seguente equazione: lambda = h / (m * v).
Importante perchè lambda è una grandezza tipica di un’onda, mentre massa e velocità sono tipiche di una particella.
come si può provare quanto ipotizzato da de Broglie?
Secondo la sua ipotesi, un elettrone accelerato alla velocità dell’ordine di qualche centesimo della velocità della luce si comporterà come un’onda con lambda circa = a quella dei raggi X: e sperimentalmente si trova che è effettivamente così.
cosa è un’onda stazionaria?
è un’onda che resta invariata nel tempo.
quali sono le conseguenze legate al comportamento dell’elettrone come onda stazionaria?
Affinchè un’onda associata ad un elettrone che si muove attorno al nucleo (con traiettoria circolare) resti invariata nel tempo, essa deve essere formata da un numero intero di lunghezze d’onda.
Dunque 2pigrecoraggio= n(numero intero)lambda.
Ricordando de broglie(lambda=h/(mv))
si giunge alla formula finale mvr=n(h/2pigreco)(vedi primo postulato di Bohr!!)
che cosa propone schroedinger?
schroedinger propone una equazione differenziale di ordine 2 per descrivere il comportamento ondulatorio dell’elettrone dell’atomo di idrogeno.
questa permette il calcolo delle possibili energie dell’elettrone e la determinazione di funzioni matematiche, chiamate FUNZIONI D’ONDA o ORBITALI, il cui quadrato rappresenta matematicamente la densità di probabilità di trovare l’elettrone in una certa zona dello spazio, rappresentata dalla lettera greca Psi.
