Capitolo 30: Crisi della fisica classica e meccanica quantistica

Descrizione

Questo capitolo introduce la rivoluzione concettuale della meccanica quantistica, nata all’inizio del Novecento per spiegare fenomeni che la fisica classica non riusciva a descrivere: radiazione del corpo nero, effetto fotoelettrico e spettro dell’atomo di idrogeno. Si presentano i principi base della teoria quantistica e i concetti fondamentali di dualismo onda-particella, quantizzazione e probabilità.

Contenuti principali

• Crisi della fisica classica: problemi irrisolti
• Radiazione del corpo nero e ipotesi di Planck
• Effetto fotoelettrico e fotoni (Einstein)
• Spettro dell’atomo di idrogeno e modello di Bohr
• Dualismo onda-particella: esperimento della doppia fenditura
• Principio di indeterminazione di Heisenberg
• Quantizzazione dell’energia, stati e probabilità

Esercizi

1. Calcola l’energia di un fotone con lunghezza d’onda di 500 nm usando E = hc/λ.
2. Spiega perché la fisica classica fallisce nel descrivere l’effetto fotoelettrico.
3. Qual è il significato fisico del principio di indeterminazione?

Attività laboratoriale (virtuale)

Simulazioni interattive: effetto fotoelettrico, doppia fenditura, quantizzazione degli stati energetici. Analisi qualitativa degli spettri emessi da lampade a scarica. Discussione guidata sulle implicazioni concettuali della teoria quantistica nella scienza e nella filosofia.

Risorse digitali

• Simulazione PhET – Effetto fotoelettrico
• Simulazione PhET – Interferenza quantistica
• Video – Introduzione alla meccanica quantistica
• Wikipedia – Meccanica quantistica