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LABORATORIO DI FISICA SPERIMENTALE
MODELLI
Alessandro Cavalli, Alessandro Stringhi, Carla Verdi
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COS’È UN MODELLO?
I modelli permettono, attraverso esperienze della meccanica
classica, di riscontrare analogie con teorie della meccanica quantistica.
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ESPERIENZE:
• Spettri di emissione
• Sonometro (corda vibrante)
• Carrelli in risonanza
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SPETTRI DI EMISSIONEOBIETTIVI:
• Constatare l’esistenza di orbitali con livelli energetici ben definiti
• Collegare le frequenze diverse dello spettro del visibile con i diversi colori
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Lo spettroscopio:
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Grafico dello spettro di emissione del mercurio
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Conclusioni:
• Gli elettroni viaggiano intorno al nucleo su orbitali predefiniti caratterizzati da una precisa frequenza
• ad ogni colore corrisponde una frequenza
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SONOMETROOBIETTIVI:
• Constatare che la corda oscilla solo per determinate frequenze.
• Trovare la frequenza fondamentale di oscillazione e le armoniche
• Evidenziare l’analogia con il modello atomico di Bohr
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Il sonometro:• Corda vibrante in tensione• Generatore di frequenze• Oscilloscopio
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Grafico del sonometro:
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Raccolta dati del sonometro
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Conclusioni:
• Le armoniche hanno frequenza doppia, tripla… rispetto a quella principale.
• Cambiando la tensione della corda, cambia la frequenza di oscillazione
• Nel modello atomico di Bohr, gli elettroni occupano orbitali con energie quantizzate
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CARRELLI IN RISONANZAOBIETTIVI:
• Studiare gli effetti che produce una forzante sinusoidale sulla oscillazione di un corpo
• Vedere quando il sistema entra in risonanza, e in cosa consiste
• Collegare l’esperienza con il modello atomico di Bohr
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Il sistema utilizzato:
• Carrello oscillante tra due molle• Generatore di forzante sinusoidale• Interfaccia grafica• rotaia
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Grafico dell’ampiezza di oscillazione in funzione della pulsazione della forzante:
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Raccolta dati della risonanza
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Conclusioni:
• I dati misurati sperimentalmente mostrano che l’ampiezza dell’oscillazione del carrello è massima quando la pulsazione della forzante è pari a quella propria del carrello. Per valori di ω minori o maggiori l’oscillazione si smorza. Per valori di ω prossimi si osserva il fenomeno dei battimenti.
• Analogia con il modello atomico di Bohr: l’elettrone, colpito da un fascio di luce, se entra in risonanza passa a un livello energetico superiore.