martedì 18 aprile 2017

DUALISMO ONDULATORIO-CORPUSCOLARE DELLA MATERIA

Se un'onda come la luce si comporta a volte come una particella, possiamo ipotizzare che anche le particelle manifestino dei comportamenti tipici delle onde? 
Luis de Broglie

Nel 1924 Louis de Broglie stabilì il seguente principio: il dualismo onda- corpuscolo è una proprietà generale. Quindi anche ad una particella è associata un'onda.
Ricordando che per la luce p=E/c 
Quindi ad ogni particella è associata una lunghezza d'onda data dal rapporto tra la constante di Planck e la sua quantità di moto.  
La lunghezza d'onda di una particella ha generalmente un valore molto piccolo ed è il motivo per cui non ci accorgiamo facilmente della sua natura ondulatoria. Infatti, per poter mettere in evidenza la natura ondulatoria servirebbe un'interazione con un ostacolo o fenditura dello stesso ordine di grandezza (fenomeno di interferenza e diffrazione) .

Ad esempio una palla di massa 1kg lanciata ad una velocità di 10m/s ha una lunghezza d'onda  uguale a h/(1x10)=6,6x10^-33 dell'ordine di grandezza di 10^-34m miliardi di miliardi di volte più piccola dell'atomo.

Le proprietà corpuscolari e ondulatorie di una particella sono manifestazioni di differenti aspetti della sua natura.

Una dimostrazione sperimentale della natura ondulatoria delle particelle è l'esperimento della doppia fenditura ripetuta con un fascio di elettroni al posto del fascio di luce. Anche gli elettroni creano immagini di interferenza.
La lunghezza d'onda dell'onda associata agli elettroni è dell'ordine di grandezza di un atomo e per questo motivo si usano cristalli che creano fenditure di queste dimensioni.
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Si può pensare ad una particella trasportata dalla sua onda associata. Nell'esperimento della doppia fenditura e l'onda associata che crea interferenza.


il video spiega il dualismo onda corpuscolo con esempi ed analogie risolvendo l'apparente paradosso
video lezione sul dualismo onda particella
 
INTERPRETAZIONE DI DE BROGLIE DELL'ATOMO DI BOHR

Pensiamo all'onda associata agli elettroni dell'atomo di Bohr. Ora possiamo spiegare perchè su determinate orbite gli elettroni non irradiano energia. Basta ricordare le onde stazionarie. Nelle onde stazionarie l'energia rimane stazionaria (ferma) nei ventri. Le onde stazionarie avevano delle configurazioni formate da nodi e ventri che si ottenevano solo per certe frequenze dell'onda (multipli della frequenza fondamentale). Ad esempio, nelle corde tese di lunghezza l, si forma un'onda stazionaria solo se l è multiplo della lunghezza d'onda. Era un primo esempio di quantizzazione di una grandezza fisica cioè la frequenza.


Nel caso dell'atomo di Bohr gli elettroni sono stabili solo se l'onda associata forma un'onda stazionaria. In tal caso la lunghezza dell'orbita deve coincidere con un multiplo della lunghezza d'onda :

Ricordando che il momento rn p è per definizione il momento angolare L dell'elettrone e ritroviamo l'ipotesi di Borh sul quantizzazione del momento angolare.

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