58. Enrico Borghi – La diffrazione degli elettroni


In questo studio viene presentata l’ipotesi formulata da de Broglie nel 1924 sulla natura ondulatoria della materia.

L’ipotesi prende l’avvio dalla constatazione che alle onde luminose possono essere associati quanti di radiazione (ovvero i fotoni messi in evidenza dall’effetto Compton), constatazione che de Broglie propone di estendere, invertendola, alle particelle materiali assumendo che ad ogni particella possa essere associata un’onda dotata di una frequenza legata all’energia della particella e di un numero d’onde legato al momento della particella. Qualche anno più tardi (1927) l’ipotesi di de Broglie si mostrava adatta a spiegare il risultato di un esperimento condotto da C. Davisson e L. Germer nel quale un fascio di elettroni inviato attraverso una lastra di cristallo di nichel dava origine a figure di diffrazione, non diversamente da quanto succede facendo attraversare la lastra da radiazione elettromagnetica (raggi X).                                                                                  Dunque un fascio di elettroni si comporta, in alcune circostanze, come se, invece che di particelle, fosse costituito da onde.                                                                                             Della esistenza di questo modo di presentarsi delle particelle di materia non si ha percezione nella Meccanica dei corpi macroscopici perché esso si manifesta quando la lunghezza d’onda associata al corpo è dello stesso ordine di grandezza degli ostacoli che causano la diffrazione, e per un ordinario corpo macroscopico tale lunghezza d’onda è estremamente piccola, più piccola (di molti ordini di grandezza) di una tipica distanza atomica, che è dell’ordine dell’angstrom.

Rimane da precisare quale è il significato delle onde associate alle particelle.

Negli anni 1925-26 l’intuizione di de Broglie prende corpo nella Meccanica di Schrödinger e nella associata equazione di Schrödinger che, una volta risolta, fornisce la cosiddetta funzione d’onda, che può essere riferita o alla posizione o al momento di una particella. Tale funzione viene interpretata come ampiezza di probabilità di posizione o di momento di una particella e il quadrato del modulo dell’ampiezza di probabilità fornisce la densità di probabilità di posizione o di momento di una particella (Max Born, 1926).              Dunque le onde associate alle particelle sono onde di probabilità.

Una presentazione del modo in cui questo concetto si è fatto strada in Meccanica di Schrödinger si trova nel paragrafo 1.2.7 della Seconda Parte dello studio “Reinterpretare l’Elettromagnetismo maxwelliano per spiegare la Meccanica quantistica”.

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