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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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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 č neutra Modello “a panettone”: l’atomo č costituito da una carica positiva uniformemente distribuita in una sfera all’interno 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 č localizzata in un nucleo molto piů piccolo delle dimensioni atomiche Modello planetario: nucleo carico positivamente attorno al quale ruotano gli elettroni su orbite circolari e concentriche … problemi di instabilitŕ: per leggi dell’elettrodinamica una carica elettrica accelerata irraggia dovrebbe diminuire il raggio dell’orbita 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 quantitŕ di energia scambiata č legata alla frequenza ? della radiazione dalla relazione E=h? h=6.626 ?10-34 Js costante di Planck L’energia della radiazione e.m. non č distribuita con continuitŕ nello spazio, bensě č 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 l’elettrone rimane su un’orbita permessa l’atomo non irraggia onde elettromagnetiche (stato stazionario) Energia, sotto forma di radiazione e.m., č 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 puň 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 L’energia cinetica degli elettroni emessi č indipendente dall’intensitŕ della radiazione incidente Il n° di elettroni emessi aumenta con l’intensitŕ della radiazione L’energia 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? L’intensitŕ della radiazione č data dal numero n di pacchetti trasportati L’energia cinetica degli elettroni emessi č: 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 puň ricevere energia solo da un quanto ? l’energia cinetica degli elettroni emessi non dipende dall’intensitŕ della radiazione incidente Aumentando l’intensitŕ della radiazione aumenta il n° di pacchetti di energia ? il n° di elettroni emessi aumenta con l’intensitŕ Ecin=h?-W ? L’energia 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 l’esperienza 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 l’intercetta con l’asse 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 l’interpretazione basata sul modello quantistico della luce.

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