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La natura ondulatoria della luce
A metà dell'800 il fisico e matematico James Clerk Maxwell (1831-1879) scoprì che la luce è un'onda elettromagnetica. L'intervallo è compreso tra i 400 nm e i 700 nm che prende il nome di spettro del visibile.
La prova più evidente della natura ondulare della luce è il fenomeno della diffrazione. -
la doppia natura della luce
La svolta in questi studi si è avuta all'inizio del Novecento, quando i fisici tedeschi Max Planck (1858-1947) e Albert Einstein (1879-1955) hanno confermato per la luce una doppia natura, ondulatoria e corpuscolare. -
Le proprietà dei fenomeni ondulatori
Le grandezze che caratterizzano i fenomeni ondulatori sono:
La frequenza (Hz)
La lunghezza d'onda (Å)
La velocità di propagazione (v=c=velocità della luce) -
I fotoni
Non appena la luce interagisce con la materia emerge la sua seconda natura cioè quella corpuscolare.
La luce e tutte le radiazioni elettromagnetiche sono composte da fotoni o quanti di energia luminosa capaci di cedere energia agli elettroni con i quali interagiscono.
E=h c/λ -
La luce degli atomi
Se analizziamo la luce emessa da gas rarefatti ad alta temperatura avremo uno specchio uno spettro continuo. Tale spettro è chiamato spettro a righe ed è caratterizzato per ogni elemento chimico. -
L'atomo di idrogeno secondo Bohr
Per comprendere la struttura dell'atomo si usano modelli. Niels Bohr (1885-1962) perfeziono il modello nucleare risolvendo il problema della perdita di energia e quindi anche del collasso. Bohr elaborò un'equazione matematica per determinare l'energia di un elettrone in un'orbita. Secondo il modello di Bohr l'elettrone percorre soltanto determinate orbite circolari, chiamate orbite stazionarie. -
Il principio di indeterminazione
Il modello atomico di Bohr venne messo in discussione dal principio di indeterminazione formulato dal 1927 dal fisico tedesco Werner Heisenberg (1901-1976).
Il principio di indeterminazione afferma che è impossibile conoscere, nel medesimo istante e con la massima precisione, dove si trovi un elettrone e con che velocità si stia muovendo. -
Spiegazione del principio di indeterminazione
Immaginiamo di voler localizzare un elettrone "illuminandolo" con un fascio di luce di una lunghezza d'onda adeguata. Dato che un elettrone è molto piccolo, per determinare la sua posizione far variare la sua velocità e quindi rendere impossibile la sua misurazione.
Deduciamo che se non si possono misurare con precisione con precisione e nello stesso momento la posizione e la velocità istantanea dell'elettrone allora è impossibile assegnargli un'orbita definita.