Febbraio 2018 - Corso di fisica quantistica per insegnanti


CRISI DELLA FISICA CLASSICA E FISICA QUANTISTICA
Lezioni per gli insegnanti delle scuole secondarie

6, 9, 14, 21, 28 febbraio 2018
Aula 102 del Dipartimento di Fisica, via Bassi 6, Pavia


Programma - Modulo di registrazione

Il Dipartimento di Fisica dell'Università di Pavia nell'ambito del Piano Lauree Scientifiche organizza per l'anno 2018 un corso, rivolto in primo luogo agli insegnanti di Fisica e Matematica delle scuole secondarie, su “Crisi della fisica classica ed elementi di fisica quantistica”. Il corso sarà tenuto dai proff. Guido Montagna e Oreste Nicrosini, con risoluzione di problemi a cura del prof. Lucio Andreani, e consisterà di cinque incontri nei giorni 6, 9, 14, 21 e 28 febbraio 2018. Gli incontri saranno tenuti presso il Dipartimento di Fisica, via Bassi 6, Pavia, dalle ore 15 alle ore 17 (lezioni frontali). La risoluzione di problemi verrà discussa dalle ore 17 alle ore 18, oppure (anche a seconda della decisione MIUR sulla seconda prova di maturità, attesa per fine gennaio) in incontri dedicati.

La partecipazioni agli incontri è gratuita. Gli insegnanti interessati sono pregati di compilare il modulo di registrazione entro il 15 gennaio 2018. Ai partecipanti sarà rilasciato un attestato di frequenza al corso. Gli insegnanti interessati possono contattare la prof.ssa Anna De Ambrosis per ulteriori informazioni.

Il programma di massima è il seguente:

1) Martedì 6 febbraio 2018: Radiazione di corpo nero e quanti di Planck
Spettro di emissione della radiazione termica. Definizione di corpo nero e caratteristiche del suo spettro di emissione (in funzione della frequenza/lunghezza d’onda). Esempi di corpo nero in natura. Leggi sperimentali di Stefan-Boltzmann e di Wien. Comportamento del campo elettromagnetico all’interno della cavità. Spiegazione classica di Rayleigh-Jeans e catastrofe ultravioletta. Ipotesi di Planck, quanto d’azione e interpretazione quantistica.

2) Venerdì 9 febbraio 2018: Natura corpuscolare della radiazione e fotoni
Effetto fotoelettrico. Apparato sperimentale e curva caratteristica (corrente di saturazione e potenziale d’arresto). Leggi sperimentali. Impossibilità di spiegazione classica. Interpretazione di Einstein e i fotoni come quanti di luce. Effetto Compton. Apparato e risultati sperimentali: legge di Compton. Impossibilità di spiegazione classica. Interpretazione come urto elastico fotone-elettrone e derivazione della legge di Compton.

3) Mercoledì 14 febbraio 2018: Spettri atomici e modelli dell’atomo
Spettri di emissione ed assorbimento degli atomi: formula di Balmer e serie spettrali. Primi modelli atomici e loro difficolta`: atomo di Thomson e di Rutherford. Modello di Bohr e stati stazionari. Quantizzazione del momento angolare, orbite quantizzate, calcolo dei livelli energetici dell’atomo di idrogeno e della costante di Rydberg. Raggio di Bohr ed energia dello stato fondamentale dell’atomo di idrogeno. Esperimento di Franck e Hertz (come evidenza non spettroscopica dell’esistenza degli stati stazionari).

4) Mercoledì 21 febbraio 2018: Dualismo onda-corpuscolo e “onde di materia”
Ipotesi di de Broglie. Lunghezza d’onda di de Broglie e legame con il modello di Bohr. Lunghezza d’onda di de Broglie per corpi macroscopici e microscopici. Esperimenti di diffrazione e interferenza di elettroni. Particella quantistica e pacchetto d’onde. Equazione di Schrodinger e significato della funzione d’onda. Esperienza delle due fenditure e collasso della funzione d’onda.

5) Mercoledì 28 febbraio 2018: Meccanica quantistica
Principio di sovrapposizione e paradossi della Meccanica Quantistica: il gatto di Schrodinger. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Esperimento di Stern e Gerlach e principio di esclusione di Pauli (cenni). Atomi, molecole e solidi e fenomeni quantistici.