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Problemi irrisolti della fisica classica

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Problemi irrisolti della fisica classica

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Descrizione dello spettro del corpo nero e incapacità di interpretazione

Dell'effetto fotoelettrico

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Δx*Δp circa h

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si considera un fascio di radiazioni incidente su una fenditura di grandezza paragonabile a λ. L a radiazione viene diffratta

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Tale lunghezza d'onda è trascurabile nel mondo macroscopico. Se si considera invece un sistema microscopico, ad esempio un elettrone, il suo ordine di grandezza ha lo stesso valore delle distanze interatomiche di un cristallo.

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λ = h/p quindi si può associare una lunghezza d'onda ad un corpo dotato di quantità di moto.

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Mostrate proprietà corpuscolari

- radiazione e.m. va intesa come quanti

-trasportano energia e quantità di moto

- si comportano come particelle in collisioni con elettroni o altre particelle materiali.

- i fotoni viaggiano con velocità c e sono privi di massa a riposo.

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Per i principi di conservazione dell'energia e della quantità di moto, possiamo affermare che:

energia iniziale del fotone + en iniziale elettrone = en. finale fotone + en. finale elettrone;

stessa cosa per la quantità di moto.

Mettendo a sistema le due equazioni ottengo variazione di λ = h/m*c * (1-cosa)

Lungezza d'onda di Compton : 2.43 * 10^-12 m

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Quindi se si pensa a fotoni come particelle che urtano elasticamente contro elettroni presenti nella grafite, cedono loro energia.

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Einstein ritiene che il fotone possieda energia e quantità di moto.

Uguagliando l'espressione dell'energia fornita da Einstein (E=mc^2) e la legge di Planck, capiamo che il fotone possiede una quantità di moto -> p = h/λ

Possiamo quindi associare al fotone grandezze ondulatorie (frequenza e lunghezza d'onda) e corpuscolari (energia e q.d.m)

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Per verificare che il fotone possiede quantità di moto , il fisico Compton osservò un fenomeno noto come "effetto compton".

Osservò che la radiazione diffusa dopo l'urto presentava una f minore e quindi la sua energia è minore.

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effetto fotoelettrico- evidenzia natura quantistica della luce

Einstein reinterpreta il fenomeno alla luce della teoria formulata

Da Planck

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parte da ipotesi matematica

corpo assorbe ed emette en in forma di quanti

E=h*f

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1- stefan-boltzman : collegano solo energia emessa e temperatura

2-wien : collega solo lunghezza d'onda e temperatura

3- rayleigh-jeans : collegano tutte e tre le grandezze ma non è coerente con i dati sperimentali per piccole lunghezze d'onda

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Cercare una legge deducibile dalla fisica classica che

colleghi:

-energia emessa

-temperatura del corpo

-frequenza della radiazione emessa