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Esercizi di Meccanica Quantistica 

 

di Biagio Buonaura

 

 INTRODUZIONE agli Esercizi di Meccanica Quantistica 

L’origine di questi esercizi di Meccanica Quantistica risale alla conduzione del gruppo di lavoro da me coordinato, sotto la supervisione del Prof. Giuseppe Giuliani dell’Università di Pavia, per la Scuola di Storia della Fisica 2015 dell’AIF a Messina: "Fisica e Probabilità, una lunga storia".

L'obiettivo è quello di fornire gli strumenti necessari allo svolgimento di esercizi di Meccanica Quantistica elementare per aggiornamento dei docenti utili anche per le eventuali nuove competenze richieste per lo svolgimento degli esami di stato. Accanto a questo obiettivo immediato vi è quello di far conoscere la storia dei problemi e delle controversie che sono sorti mentre veniva formulata la Meccanica Quantistica,proprio attraverso la risoluzione degli esercizi, perché secondo me i  programmi ministeriali vanno insegnati in chiave storica e perché penso, che dal punto di vista strettamente didattico sia molto utile un insegnamento della fisica, che mantenga un rapporto costante fra la storia della disciplina e i suoi contenuti più tecnici. 

Proprio Erwin Schrödinger , uno dei fondatori della Meccanica Quantistica, sottolineava l'importanza di affiancare il contenuto tecnico della fisica alla storia della fisica, perché  temeva che la fisica stesse correndo il rischio di separarsi dalla sua base storica, senza della quale una comprensione reale della sua natura e delle sue conquiste sarebbe diventata impossibile.

Purtroppo questo pericolo, secondo me, si è nel frattempo trasformato in una dura realtà. La ricerca e l'insegnamento scientifico odierni spesso ignorano completamente le congetture, i contrasti e i meccanismi di scelta che hanno generato le idee prevalenti, con il risultato che proprio le faccende più fondamentali e più discutibili sono accettate acriticamente. Questa raccolta di esercizi non ha la pretesa di essere un manuale di esercizi di Meccanica Quantistica, vuole essere semplicemente un adempimento alla promessa fatta ai tanti colleghi che a Messina mi chiesero di ordinare questi esercizi.

Compatibilmente con tutti gli altri impegni, soprattutto di lavoro, ogni mese ci saranno 5 esercizi nuovi che si aggiungeranno ai precedenti già pubblicati. Mi scuso fin da ora con tutti se, qualche volta, non sarà possibile da parte mia l’impegno. Ringrazio di cuore tutti gli amici del Gruppo di Storia della Fisica dell’AIF; in particolare Fabiano Minni, che mi ha dato l’incoraggiamento e la possibilità di pubblicarli sul sito ed Elena Gabbiani che materialmente lo ha fatto sobbarcandosi il lavoro. Un grazie di cuore al Prof. Giuseppe Giuliani per la supervisione e la collaborazione che mi ha sempre dato e tuttora mi sta dando,ma soprattutto per la pazienza. E’ sempre utile ricordare che se vi sono errori, omissioni o sviste la responsabilità è unicamente mia. 

Biagio Buonaura

Nola 28-08-2015  

 

  ARGOMENTI TRATTATI
Esercizi 1-5 Il corpo nero
Esercizi 6-10 Il corpo nero; natura corpuscolare della luce
Esercizi 11-15 Modelli atomici: da Thompson a Bohr
Esercizi 16-20 Atomo di Bohr
Esercizi 21-25 Condizioni di quantizzazione, invarianti adiabatici
Esercizi 26-30 Principio di corrispondenza: righe spettrali; Einstein e le probabilità di transizione. Einstein e il calore specifico dei solidi. Dualità onda corpuscolo.