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LATOMO
Laboratorio estivo di Fisica Moderna Università
Cattolica del Sacro Cuore 16-19 luglio 03
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COMPONENTI DEL GRUPPO

• ATOMO 1 Jessica Ruggeri
• Cora Bregalanti
• Federica Caminiti
• Simona Corbellini
• ATOMO 2 Andrea Picciolo
• Luigi Cardamone
• Luca Lauretta
• Emanuele Egiziano
• ATOMO 3 Nicoletta Novello
• Elisa Portaluri
• Alessandra Roberto
• Benedetto Scibetta
• Mattia Migliorati

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Il tramonto della fisica classica, direttamente
connesso con la nascita della fisica moderna, ha
innanzitutto lasciato un grande insegnamento
ogni dottrina scientifica ha un proprio campo di
validità.
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Introduzione
Obiettivo del nostro percorso era verificare
sperimentalmente la struttura composita degli
atomi, concettualmente e cronologicamente
connessa con la teoria dei quanti e la
spettroscopia. Attraverso tre esperienze ci
siamo avvicinati alle teorie atomiche di Thomson,
Rutherford, Bohr
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THOMSON
Per dare unimmagine concreta alla struttura
atomica Thomson nel 1902 teorizza il cosiddetto
modello a PANETTONE. Mentre la carica
positiva, distribuita in modo continuo, occupa
una sfera di raggio r10-10, gli elettroni sono
sparsi in numero tale da equilibrare la carica
positiva.
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Rutherford
Tra il 1908 e il 1911 Rutherford, per
giustificare razionalmente una celebre esperienza
sulla diffusione delle particelle a, introduce il
modello planetario degli elettroni. Egli
idealizza latomo come un microscopico sistema
solare in cui gli elettroni, simili a pianeti,
ruotano attorno ad una massa positiva, più tardi
chiamata nucleo.
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Bohr

• Nel 1913 Bohr presenta un suo modello atomico
  basato su due postulati
• ogni orbita ha un determinato livello energetico
• lelettrone,passando da un orbita allaltra,
  assorbe o emette una determinata quantità di
  energia.

LENERGIA E QUANTIZZATA
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Lesperimento di Thomson è la scoperta
dellelettrone...
Thomson attraverso un brillante esperimento
riuscì a calcolare il rapporto e/m dimostrando
lesistenza dellelettrone.
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Per ripetere lesperimento di Thomson ci siamo
serviti di unapparecchiatura come quella in
figura
Attraverso questa attrezzatura èstato possibile
studiare i raggi catodici in relazione ad un
campo magnetico uniforme.
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Abbiamo osservato come i raggi catodici subivano
linfluenza del campo magnetico generato dalle
due bobine. Abbiamo ipotizzato che i raggi
catodici fossero formati da particelle cariche,
dotate di una propria massa e di una propria
carica...
In base a queste ipotesi è stato possibile
calcolare il rapporto e/m a partire dalle
grandezze sperimentali
e/m 2V/ (k2I2r2)
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In accordo con le nostre ipotesi teoriche questo
rapporto si rivelava costante al variare di tutti
gli altri parametri della formula precedente. I
raggi catodici erano quindi costituiti da
particelle tutte uguali, dotate di una massa e di
una carica intrinseca gli elettroni...
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I dati ricavati dal nostro esperimento sono i
seguenti
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• IL MODELLO
• PLANETARIO
• DI
• RUTHERFORD

OBIETTIVO Confronto tra il modello di Thomson (
a panettone carica diffusa in tutto lo spazio
dentro cui si muovono gli elettroni) e il modello
di Rutherford (planetario carica positiva
concentrata al centro con gli elettroni che
ruotano attorno al nucleo)
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diffusione di particelle a...

• Scatola cilindrica sottovuoto
• Cannone di particelle a
• Lamina doro
• Rilevatore di particelle e della loro energia

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• ESPERIMENTO
• Le particelle alfa vengono sparate contro una
  lamina doro
• 1) se tutte le particelle attraversano la lamina,
  è esatto il modello di Thomson
• 2)se alcune particelle rimbalzano, è esatto il
  modello di Rutherford
• all interno del sistema viene creato vuoto
  spinto per evitare che le particelle si
  disperdano
• la sorgente di radiazioni emette particelle a
• le particelle a colpiscono la lamina doro
• un sensore collegato al computer rileva il numero
  di particelle che attraversano la lamina

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Verificato che le particelle rimbalzano, lo scopo
della rilevazione dei dati era di verificare che
la formula teorica N(J)/Dt d n(qa2 QN2
/sen4 (J/2)), relativa al numero di particelle
passate attraverso la lamina, corrispondesse al
numero di particelle rilevate dal
sensore. Affinché venisse dimostrata la nostra
tesi era necessario variare linclinazione della
sorgente rispetto alla lamina. Dai dati abbiamo
ricavato il grafico del numero di particelle in
funzione dell angolo. Curva teorica e curva
sperimentale dovrebbero corrispondere.
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(No Transcript)
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curva teorica curva sperimentale 1 curva
sperimentale 2
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CONCLUSIONE Osservando il grafico si nota che le
due curve sperimentali coincidono fra di loro e
con quella teorica. Questo dimostra la corretta
acquisizione dei dati e in primo luogo che la
formula teorica elaborata da Rutherford ha una
conferma sperimentale.
Si può concludere che il modello planetario è
esatto secondo i dati ottenuti!
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Gli Spettri a righe
Lo spettro continuo è ottenuto dalla dispersione
della luce bianca nelle sue diverse
componenti. Gli spettri a righe si ottengono
nello momento in cui al posto della luce bianca
viene utilizzato un gas rarefatto. Gli effetti
osservati riguardano esclusivamente la
composizione spettrometrica del gas stesso.
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Obiettivo dellesperimento.
Lobiettivo dellesperimento era di dimostrare la
veridicità della tesi di Bohr. Egli ipotizza che
esistono solo determinate orbite sulle quali gli
elettroni si trovano conservando la propria
energia. Gli elettroni possono saltare da
unorbita allaltra assorbendo o cedendo energia.
Quando gli elettroni passano da unorbita più
esterna a una più interna emettono energia sotto
forma di radiazione luminosa. Queste onde
luminose hanno ognuna un specifica frequenza, di
conseguenza determinano degli spettri a righe.
Questi sono unimpronta digitale dellatomo.

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Spettrofotometro
Reticolo di diffrazione
Sensore di luce montato su goniometro
Collimatore
Lente focalizzatrice
Lampada di Neon
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Spettro dellatomo di neon
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Usando una fenditura più piccola lintensità dei
picchi è minore, ma lo spettro risulta più
dettagliato.
Fenditura 4
Fenditura 1
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Conclusioni

• Thomson e Rutherford intuiscono la struttura
  atomica della materia ed elaborano modelli
  atomici tali da spiegarne il comportamento
• Bohr, dallanalisi degli spettri di emissione
  dei gas eccitati, riesce a darne
  uninterpretazione basandosi sulle leggi della
  fisica classica
• Einstein fa un passo avanti rispetto agli schemi
  teorizzati da Bohr, estendendo il concetto di
  quantizzazione, oltre che allenergia emessa
  dagli elettroni eccitati, anche alle onde
  elettromagnetiche.

Thomson
Rutherford
Bohr
Einstein