Re: Meccanica Quantistica

Inviato da  Kirbmarc il 4/9/2006 12:46:21

Effetto Fotoelettrico
Alla fine dell'Ottocento, si era scoperto che , esponendo alcuni metalli alla luce, si sviluppava corrente elettrica. Si sapeva gia' che la corrente elettrica era composta di elettroni , piccole paricella con massa e carica elettrica fisse e sempre uguali. Il problema qui nasceva dal legame fra energia degli elettroni (misurata attraverso l'energia che serviva per fermarli)e intensita'dell'energia della luce. Molto sorprendetemente, l'intensita' dell'energia della luce non era legata all'energia degli elettroni. Per fare un'analogia, sarebbe come accorgersi che ,calciando una scatola forte o piano, si ottiene lo stesso effetto. Inoltre l'energia degli elettroni dipendeva dalla frequenza della luce, ovvero da quante onde arrivavano nell'unita' di tempo, e al di sotto di una certa frequenza non c'era nessun elettrone emesso. Tutto questo era all'epoca inspiegabile.
Albert Einstein nel 1905 (lo stesso anno della relativita',ma non dormiva mai? ) elaboro' uina teoria secondo la quale tuuto si spiega "quantizzando" l'energia della luce. Al di sotto di una certa frequenza non c'e' energia sufficiente a superare il "gradino" dellaquantita' minima. Inoltre non conta l'energia dell'onda elettromagnetica (luce) ma il numero di particelle (fotoni) che arrivano su un solido. Due le conseguenze ( che analizzeremo meglio in seguito):
1-La luce non e' un'onda (o meglio... non e' solo un'onda)
2-Si conferma che l'energia e' fatta a pacchetti.
CONSIDERAZIONI GENERALI DI MECCANICA QUANTISTICA
La realta' sembrava essere molto piu' complicata di quanto sembrava. La meccanica quantistica, meccanica dell'energia "a pacchetti" venne prima rifiuata (troppo "strana"), ma in seguito,altri fatti costrinsero ad applicarla sempre di piu'. Vediamo ora l'importante caso del nucleo dell'atomo.
Secondo il modello "classico" elettrone e nucleo ruotavano l'uno attorno all'altro, come Terra e Sole, tenuti assieme dalla forza elettromagnetica. Ma in questo modo l'elettrone doveva emettere con continuita' l'energia e cadere sul nucleo in pochi secondi (incidentalmentre, nulla avrebbe dovuto esistere).A meno che.... A meno che anche l'energia dell'elettrone non fosse "quantizzata", con un' energia minima e un'orbita minima.Ma allora, se l'elettrone e' energicamente "quantistico", ed e' una particella, e la luce e' sia un 'onda che una particella,l'elettrone non potrebbe essere un'onda? E infatti e' cosi'. Ma allora, non potrebbe essere che ogni cosa sia sia onda che particella? A questa domanda risponde l'equazione di probabilita' di Schroedinger, che definisce ogni cosa nell'universo come sia particella che onda (compresi me e voi),o meglio onda di probabilità(ovvero onda di possibili posizioni e velocita' ,non determoinate ma possibili, che ogni particella potrebbe assumere). Una conseguenza importante di questo è il cosiddetto principio di indeterminazione di Heisenberg, secondo il quale esistono coppie di variabili (dette coniugate), come posizione e impulso(quantita' di moto, cioe' massa per velocita') di una particella, il cui valore non può essere conosciuto allo stesso tempo con precisione arbitraria, indipendentemente dall'accuratezza delle misure(ovvero ,meglio misuro la quantita' di moto, peggio misuro la posizione, e viceversa). In meccanica classica, la conoscenza del valore delle variabili coniugate a un dato istante permette, attraverso le equazioni del moto, di predirne l'evoluzione con precisione arbitraria(Determismo). L'indeterminazione quantistica, invece, permette di prevedere solo la probabilità di misurare determinati valori all'atto dell'esperimento; questo conferisce un carattere probabilistico alla teoria.
Inoltre si rafforza la duplicita' onda-particella. L'evoluzione temporale di un sistema quantistico, infatti, presenta le caratteristiche tipiche delle onde (fenomeni di interferenza e diffrazione), mentre all'atto della misura viene osservato un comportamento corpuscolare, vale a dire la materia non viene rilevata come un flusso continuo, ma divisa in quanti (dal latino quantum, quantità, da cui il nome della teoria). In questo modo, non si è costretti a dire che la materia si comporta contemporaneamente come onde e particelle, che sarebbe una contraddizione, ma che l'evoluzione della distribuzione delle probabilità ha caratteristiche ondulatorie, mentre all'atto della misura si riscontrano proprietà corpuscolari. Questa doppia natura prende il nome di dualità onda-corpuscolo ed è spesso considerata come una caratteristica fondamentale della teoria; tuttavia, i due concetti sono tipici della meccanica classica, in quanto non soggetti al principio di indeterminazione, perciò spesso la terminologia discendente da essi non è del tutto adatta alla meccanica quantistica.