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Alcune applicazioni della fisica moderna
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struttura dei livelli energetici nell’atomo
Acquisizioni teoriche Conseguenze Applicazioni
energia di ionizzazione,
effetto fotoelettrico
cellula fotoelettrica, tubo fotomoltiplicatore, visori notturni, impressione su lastra fotografica
emissione stimolata, laser
trasmissione dati e suoni, tagli e saldature industriali, interventi chirurgici, olografia, geodesia, spettroscopia
emissione raggi X
diagnostica medica, controllo manufatti industriali, tecniche di restauro, astronomia
radiazione emessa da scarica elettrica nei gas
tubi per illuminazione, insegne pubblicitarie
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effetto tunnel varie conseguenze, tra cui decadimento radioattivo
microscopio a scansione, esperimenti di diffusione, contatore Geiger, diodo tunnel
teoria elettronica dei solidi
caratteristiche di conduttori, semiconduttori, isolanti
termistori, esposimetri
inserimento di impurezze nei semiconduttori e comportamento delle giunzioni pn
diodi, LED, laser a semiconduttore (lettori cd, lettori codici a barre, stampanti laser), celle fotovoltaiche, transistor e circuiti amplificatori, circuiti integrati
Acquisizioni teoriche Conseguenze Applicazioni
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superconduttività effetto Meissnermateriali ad alta temperatura critica, levitazione magnetica dei treni, …
strutture microscopiche di nuove molecole
nanotecnologie,computer quantistici?
Acquisizioni teoriche Conseguenze Applicazioni
quantizzazione del momento magnetico nucleare
risonanza magnetica diagnostica medica, studio delle strutture delle molecole in chimica organica
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Gruppo di lavoro “Applicazioni e interdisciplinarietà della fisica moderna”proposta di riflessione nei sottogruppi
Vengono proposti i seguenti tre temi di discussione. Il gruppo dovrà stendere una sintesi scritta del lavoro svolto, che verrà poi presa in esame dal coordinatore. Tempo previsto: circa un’ora.
1.Esperienze di didattica della fisica moderna
•Hai già introdotto argomenti di fisica moderna nelle tue classi? Quali e in quale classe? Che collocazione hanno avuto all’interno del programma svolto (episodica, all’inizio o alla fine del programma, …)?•Ritieni che questo tipo di argomenti abbiano favorito un atteggiamento positivo verso la disciplina? Quali obiettivi ritieni di aver raggiunto?
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2. Come introdurre elementi di fisica moderna
Una riflessione sull’importanza dell’introduzione di argomenti di fisica moderna nella pratica didattica e sulle possibili modalità di effettuazione è già stata stimolata dai contributi dei docenti intervenuti durante la prima parte del corso.
• Ritieni che sia possibile collocare una o più unità didattiche di fisica moderna nella programmazione didattica delle tue classi? Cosa si può proporre? Quali sono gli obiettivi? Come si potrebbero valutare i risultati di tale lavoro?
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3. Dalla teoria all’esame delle ricadute tecnologiche o viceversa?“Perché la mia calcolatrice non ha bisogno di batterie?”
Lo sviluppo della teoria quantistica ha avuto innumerevoli ricadute tecnologiche, al punto che nei paesi industrializzati sono diventati economici e quindi di uso comune moltissimi oggetti con un contenuto tecnologico estremamente raffinato (basti pensare allo sviluppo dell’elettronica).
• Ritieni possa essere interessante riuscire a far comprendere agli studenti i principi di funzionamento di alcuni di tali “oggetti”?
• Potrebbe fornire uno stimolo all’apprendimento avere un approccio del tipo: “Cerchiamo di capire come funzione una cella fotovoltaica (perché la mia calcolatrice non ha bisogno di batterie?)”?.
• Può aver senso introdurre un argomento del tipo “celle solari” in una classe nella quale si affronta un programma di natura diversa? E nella programmazione che riguarda una disciplina diversa dalla fisica?
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Principi di funzionamento del Laser
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laser a He-Ne
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Teoria delle bande e semiconduttori
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Curva caratteristica di un diodo
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Cella fotovoltaica
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Laser a semiconduttore