Animazioni di fisica quantistica e nucleare

Nove animazioni sulla fisica del Novecento: la luce dei corpi caldi e i quanti di Planck, i fotoni che strappano elettroni a un metallo, i livelli dell’atomo di idrogeno, gli elettroni che si comportano come onde e che interferiscono uno alla volta, il nucleo scoperto da Rutherford, l’energia che tiene insieme i nuclei, il decadimento radioattivo e la reazione a catena. Ognuna sta nella sua pagina: si apre, si muovono i cursori, e i numeri li calcola la scena. In fondo, uno strumento che scrive la configurazione elettronica di qualunque atomo o ione, con i disegni per ricavarla, e legge le quaterne di numeri quantici.

La crisi della fisica classica Il corpo nero: lo spettro di Planck Un corpo caldo emette luce di tutti i colori, con un massimo che si sposta verso il blu quando la temperatura sale. Solo i quanti di Planck spiegano la curva. I fotoni L’effetto fotoelettrico: la luce fatta di fotoni La luce strappa elettroni a un metallo solo se ha una frequenza abbastanza alta, per quanto sia intensa. Einstein lo spiegò con i fotoni. L’atomo L’atomo di Bohr e lo spettro dell’idrogeno L’elettrone dell’idrogeno può stare solo su certi livelli di energia. Saltando da un livello più alto a uno più basso emette un fotone di un colore preciso. Il dualismo onda-particella L’onda di de Broglie: anche gli elettroni sono onde A ogni particella è associata un’onda, con una lunghezza che dipende dalla sua quantità di moto. Per un elettrone accelerato da 54 V è grande come la distanza fra gli atomi di un cristallo. Il dualismo onda-particella La doppia fenditura con gli elettroni, uno alla volta Gli elettroni arrivano uno alla volta, come puntini. Ma a poco a poco i puntini disegnano le frange di un’interferenza. Se si guarda da quale fenditura passano, le frange spariscono. Il nucleo L’esperimento di Rutherford: la scoperta del nucleo Particelle alfa lanciate contro un nucleo d’oro: quasi tutte passano dritte, ma quelle che arrivano vicine al nucleo vengono deviate molto, alcune rimbalzano indietro. Il nucleo L’energia di legame dei nuclei: fusione e fissione La curva dell’energia di legame per nucleone ha il massimo vicino al ferro: si guadagna energia unendo nuclei leggeri o spezzando nuclei pesanti. La radioattività Il decadimento radioattivo: il tempo di dimezzamento Ogni nucleo decade a caso, senza memoria. Ma in un grande numero di nuclei, dopo un tempo di dimezzamento ne resta sempre la metà. L’energia nucleare La fissione e la reazione a catena Un neutrone spezza un nucleo di uranio 235, che libera altri neutroni: se in media ciascuno provoca più di una nuova fissione, la reazione cresce; se meno, si spegne. Gli atomi a più elettroni Le configurazioni elettroniche e i numeri quantici Scrivi un elemento o uno ione: ottieni la configurazione, la regola della diagonale, le caselle con le frecce e i livelli di energia. E legge le quaterne (n, l, mₗ, mₛ).