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I Modelli Atomici

30 maggio 2001. Daniela Rebuzzi. 2. Modello di Rutherford (1911)Deflessione di particelle a da parte di una sottile lamina metallica La carica positiva di un atomo ? localizzata in un nucleo molto pi? piccolo delle dimensioni atomiche Modello planetario: nucleo carico positivamente attorno al q

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I Modelli Atomici

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Presentation Transcript

    1. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 1 I Modelli Atomici Modello di J.J. Thomson (1897) Scopre che i raggi catodici sono costituiti da elettroni La materia ordinaria neutra Modello a panettone: latomo costituito da una carica positiva uniformemente distribuita in una sfera allinterno della quale sono immersi gli elettroni

    2. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 2 Modello di Rutherford (1911) Deflessione di particelle a da parte di una sottile lamina metallica La carica positiva di un atomo localizzata in un nucleo molto pi piccolo delle dimensioni atomiche Modello planetario: nucleo carico positivamente attorno al quale ruotano gli elettroni su orbite circolari e concentriche problemi di instabilit: per leggi dellelettrodinamica una carica elettrica accelerata irraggia dovrebbe diminuire il raggio dellorbita e gli elettroni dovrebbero cadere sul nucleo!

    3. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 3 Teoria dei Quanti I Quanti di Luce - Planck (1901) Ogni volta che avviene, da parte della materia, emissione o assorbimento della radiazione elettromagnetica la quantit di energia scambiata legata alla frequenza ? della radiazione dalla relazione E=h? h=6.626 ?10-34 Js costante di Planck Lenergia della radiazione e.m. non distribuita con continuit nello spazio, bens raccolta in quanti detti fotoni

    4. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 4 Modello di Bohr (1913) (modello quantistico) Introduce 2 postulati che non hanno riscontro in meccanica classica Gli elettroni ruotano su orbite circolari attorno al nucleo. Solo le orbite per cui L=mvR=nh/2? sono permesse. Fino a che lelettrone rimane su unorbita permessa latomo non irraggia onde elettromagnetiche (stato stazionario) Energia, sotto forma di radiazione e.m., emessa o assorbita solo per transizioni da uno stato stazionario ad un altro. La frequenza ? della radiazione soddisfa alla relazione h?=|Ei-Ef|

    5. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 5 L Effetto Fotoelettrico Fenomeno osservato (Lenard, 1902) Illuminando con luce visibile la superficie di alcuni tipi di metalli si pu manifestare emissione di elettroni dalla superficie stessa Osservazioni sperimentali Il fenomeno presenta una frequenza di soglia ?0 (detta soglia fotoelettrica) al di sotto della quale non si osserva il fenomeno Lenergia cinetica degli elettroni emessi indipendente dallintensit della radiazione incidente Il n di elettroni emessi aumenta con lintensit della radiazione Lenergia del singolo elettrone aumenta al crescere della frequenza della radiazione incidente Questi risultati non si spiegano se gli elettroni ricevono energia da una radiazione descritta in termini classici!

    6. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 6 Interpretazione quantistica (Einstein, 1905) Una radiazione e.m. di frequenza ? trasporta pacchetti di energia E=h? Lintensit della radiazione data dal numero n di pacchetti trasportati Lenergia cinetica degli elettroni emessi : Ecin=h?-W W ? energia necessaria per estrarre un elettrone dal materiale h? ? energia fornita al materiale dalla radiazione L Effetto Fotoelettrico

    7. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 7 Interpretazione quantistica (Einstein, 1905) Se h?<W non si ha energia sufficiente per estrarre gli elettroni dal materiale ? soglia fotoelettrica Un elettrone pu ricevere energia solo da un quanto ? lenergia cinetica degli elettroni emessi non dipende dallintensit della radiazione incidente Aumentando lintensit della radiazione aumenta il n di pacchetti di energia ? il n di elettroni emessi aumenta con lintensit Ecin=h?-W ? Lenergia del singolo elettrone aumenta al crescere della frequenza della radiazione incidente

    8. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 8 Apparato Sperimentale

    9. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 9

    10. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 10 Grandezza misurate durante lesperienza V: tensione elettrica necessaria per fermare il flusso di elettroni nella testa fotoelettrica Ecin=Ve Ecin=h?-W Selezionare diverse linee spettrali del mercurio e leggere V in funzione della frequenza della radiazione incidente Valori tabulati h=6.626?10-34 Js e=1.602?10-19 C h/e=4.136?10-15 Js/C

    11. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 11 Tabella Dati

    12. 30 maggio 2001 Daniela Rebuzzi 12 Analisi dei Dati Determinare la frequenza di ciascuna linea spettrale e costruire un diagramma del potenziale di arresto in funzione della frequenza. Determinare il coefficiente angolare della retta e lintercetta con lasse y. Interpretare i risultati in termini di h/e e W/e, calcolare h e W, usando il valore tabulato di e. Discutere i risultati utilizzando linterpretazione basata sul modello quantistico della luce.

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