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Sottolineo che TUTTO ciò che dico in questo video è tratto dal testo "Quantum Mechanics" di Cohen-Tannoudji, primo volume, complementi del primo capitolo. Qui invece potete vedere l'andamento dell'energia in funzione della distanza dal nucleo che si ottiene con il principio di intederminazione: ibb.co/PxvR3bb Senza tale principio l'energia andrebbe a meno infinito con r che tende a zero. Un'altra cosa che nel video ho approfondito poco, anche se l'ho accennata all'inizio, è il motivo per cui classicamente l'elettrone dovrebbe cadere sul nucleo. All'interno dell'elettromagnetismo classico, un elettrone che accelera per la presenza di una carica positiva come quella di un protone, perderebbe parte della sua energia a causa di un fenomeno detto "Bremsstrahlung", cioè radiazione di frenamento. In altre parole, l'elettrone perderebbe energia cinetica che se ne andrebbe sotto forma di radiazione e non sarebbero possibili orbite stabili.
l'energia va a più infinito perché per r che tende a zero la r al quadrato al denominatore fa in modo che il termine cinetico cresca più rapidamente. Invece, per vedere che si tratta di un minimo e non di un massimo basta studiare la derivata seconda.
Spiegazione top. Non capisco i 43 haters. è chiaro che non può parlare di auto-valori/funzioni dell'hamiltoniana, l'ha pure detto all'inizio che è un calcolo approssimato e comprensibile da alunni del liceo. Continua così grande!!!!
Davvero un bel video: ho studiato la soluzione dell'eq di Schroedinger, ma una trattazione così semplificata non l'avevo mai vista. Grazie per gli spunti che dai, interessanti anche per chi si occupa di queste cose in maniera più tecnica. Potresti fare un video sul perché le equazioni di Maxwell prevedano la caduta dell'elettrone sul nucleo: dovrebbe essere un calcolo semplice e potresti ricavare il tempo di caduta, per mostrare che classicamente la materia dovrebbe essere instabile. Te lo suggerisco perché ne sono curioso. Ovunque abbia letto questa cosa, su qualunque dispensa o detta da qualunque prof, si dice: "è un calcolo molto semplice che segue dalle eq di Maxwell". Ci fosse stato un prof che abbia aggiunto queste 2 righe di calcolo allora ahah. Ne sai qualcosa? Pensi che possa essere interessante e fattibile?
Non è semplice, ci vuole un corso di Elettrodinamica per calcolare la potenza irradiata da una carica in movimento. poi non so se ci sono dimostrazioni semplici. Comunque dai un'occhiata a wikipedia, la pagina del vettore di Poynting. Il flusso del vettore di poynting associato ad un'onda elettromag. attraverso una superficie restituisce la quantità di energia trasportata dall'onda. Una carica che si muove(elettrone) genera un campo elettrico e un campo magnetico variabili nel tempo, quindi è come se fosse un'onda elmag., di cui si può calcolare il vettore di poynting e l'energia irradiata
al minuto 7.37, non ho capito perchè dici che se erre zero tende a zero l'energia negativa diventa sempre più piccola...un numero kappa per e al quadrato fratto errezero con errezero tendente a zero tende a infinito. Semmai si può dire che l'energia negativa tende ad infinito meno velocemete del primo termine che tende ad infinito con ordine 2
Per me abbastanza difficile da capire ma al minuto 7.38 dici che se r0 tende a 0 quella parte dell'equazione diventa sempre più piccola. Ma essendo r0 al denominatore non dovrebbe diventare più grande? o è dovuto al fatto che è negativo?
Buona spiegazione RP. Però la questione interessante dell'argomento, secondo me, è capire bene da dove proviene l'energia cinetica dell'elettrone che compensa quella irradiata. La dinamica del fenomeno non è spiegata a dovere, almeno io non l'ho mai trovata. D'altronde, se c'è un'emissione em, significa anche che l'elettrone viene decelerato nel suo moto orbitale. Quindi cos'è che lo riaccelera prima che questo perda la velocità minima necessaria per non cadere sul nucleo? Mistero. Per logica, deve esistere una forza in grado di accelerare l'elettrone mentre orbita intorno al nucleo ed emette radiazione... oppure no? Ora, posto il fatto che il protone ha un dipolo magnetico e posto inoltre che l'elettrone è una carica in moto, l'interazione tra questi incontra la forza di Lorentz. Infatti il moto dell'elettrone che orbita intorno al nucleo non è un movimento rettilineo, ma si manifesta con un'accelerazione perpendicolare alla direzione di moto, e alla direzione di orientamento del campo magnetico. Anni fa affrontai una vivace discussione sul fatto che una forza agente su un corpo, perpendicolare al moto di questo, fosse in grado di aumentare la velocità. Per alcuni questa forza applicata sull'elettrone può solo fornire un'accelerazione laterale che non modifica la velocità, ma una semplice analisi dimensionale riconduce ad un effettivo incremento di velocità del corpo. Ipotizzando sia questa la causa, la natura avrebbe davvero un meccanismo perfetto per conservare la massa e prevenire l'annichilimento. Random, che ne pensi?
Ciao, credo ci sia un errore nella tua formulazione. Al min 7:30 presenti l'energia totale uguale all'energia cinetica meno quella potenziale. Il problema è che tendendo a zero il raggio r0 anche l'energia potenziale cresce in senso negativo, ma cresce più lentamente di quanto non lo faccia quella cinetica in quanto un ordine di infinitesimo più piccolo (da una parte r e da una parte r^2)
Quello che intendo è che hai una forma indeterminata infinito meno infinito che devi risolvere (come fai) con le derivate.. diversamente, come hai detto avresti un banale infinito meno zero
Era un quesito che mi ponevo dal terzo anno di Liceo, quando ho posto la domanda al docente non mi seppe dare una risposta e quasi mi sgridava per la mia domanda. Grazie della risposta
Io sono sicuramente molto arrugginito sia per quanto riguarda le equazioni, sia la fisica, ma penso di aver capito che energia del campo elettrico e cinetica si bilanciano e per questo è più o meno possibile determinare la distanza di r0. Ma ciò che non capisco è: l'elettronce da dove la prende questa energia cinetica?
Scusa posso chiederti una curiosità? Quando al minuto 2:25 inizi a scrivere a mano stai usando una tavoletta grafica? Se sì, posso chiederti che tipo è e che software usi?
Buona spiegazione! Su delle dispense di meccanica quantistita avevo notato che nel modello classico si introduceva una perdita di energia totale nel tempo, non ben quantificata, ma perdita, dovuta all'accelerazione dell'elettrone, dicendo che un elettrone che accelera emette energia elettromagnetica nello spazio circostante. Di questo non si dava una spiegazipne, ma immagino ci sia.
Prima della quantistica l'atomo veniva studiato (come ogni cosa) classicamente, cioè veniva studiato con le leggi della meccanica classica, perchè banalmente non era ancora nota la meccanica quantistica. Un approccio puramente classico ci dà però un piccolo (gigante) problema, la perdita di energia sottoforma di onde elettromagnetiche. Questo avviene perchè dall'elettromagetismo classico sappiamo benissimo che una qualsiasi particella carica che accelera o decelera, per garantire la conservazione dell'energia, emette un fotone cioè una radiazione elettromagnetica. Il caso dell'elettrone e del nucleo è calzante perchè l'elettrone effettua un'orbita chiusa attorno al nucleo, agisce quindi l'accelerazione centripeta che, come abbiamo visto prima, gli fa perdere energia per emissione elettromagnetica. Il risultato di tutto ciò, è che l'elettrone perde mano mano sempre più energia spiraleggiando nel nucleo, di fatto in definitiva cadendoci. Ma! Nella vita di tutti i giorni questo non accade (altrimenti non staremmo qui a discutere di ciò), perchè però? Principio di indeterminazione. Di base la trattazione classica dell'atomo non funziona per niente, va utilizzato un altro approccio che è quello della meccanica ondulatoria.
Quando chiesero a qualcuno il segreto per diventare ricchi, questi rispose : " su 100 persone 10 usano il cervello. Io mi sono occupato delle altre 90"
Bel video. Al minuto 7.12 non ho afferato bene come hai fatto a passare da Delta p al valore p. In ogni caso, spesso questi principi fisici (principio di indeterminazione, non-località, prinicipio di equivalenza, ...) vengono spiegate a parole. Credo invece che una spiegazione in termini matematici li renda molto piu' chiari. Questo esempio da solo vale di piu' di molti pipponi filosofici sull'incertezza tra velocità e posizione. In particolare, qui hai usato una matematica delle medie! Complimenti ancora!
Grazie, bella spiegazione. Intuitivamente mi verrebbe da dire che se l'elettrone cadesse nel protone vorrebbe dire che so dove si trova e questa sarebbe una violazione del principio di indeterminazione (Delta R0=0 e quindi Delta P a infinito)
Complimenti per il video. Ma come si spiega il fatto che l'elettrone, pur essendo una carica in movimento, non perda energia? Se non ho capito male, alla distanza r0 l'elettrone raggiunge il livello minimo di energia consentitogli; quindi a quella distanza ruota intorno al nucleo senza perdere energia? Grazie
Chiedo scusa, ma, se ho ben capito, dovrebbe esserci un'inesattezza nella descrizione del procedimento. Il termine dell'energia potenziale non va a 0, bensì a infinito per Ro che tende a 0, diventando sempre più negativo per il segno - davanti. Prevale però il termine dell'energia cinetica perché va a +infinito come 1/Ro al quadrato. In ogni caso, complimenti perché l'idea e la spiegazione sono chiare ed interessanti. A volte si pensa che la fisica a livello atomico sia qualcosa che esuli dalla comprensione comune, invece, se ben approcciata, non è così! Grazie!
Leonardo Tonelli infatti lui dice che L energia potenziale diventa sempre più piccola: se in valore assoluto il numero a cui tende è più infinito, il segno negativo lo porta a meno infinito. Quindi a decrescere!!
@@andreaarabito3144 era un modo contratto di dire "grande come valore assoluto e quindi piccola essendo negativa" ma forse avrei potuto dire "grande negativamente"
@@RandomPhysics È vero. Sono io che ho inteso le parole "...quantità sempre più piccola" come se si parlasse in valore assoluto. Nella mia testa, comunque, non l'ho mai considerato più di un lapsus (ho scritto inesattezza, avrei dovuto scrivere imprecisione) e mi sembrava che stonasse in una così bella trattazione!
Gente come te qui la tengono precaria a vita, con uno stipendio da fame. Poi ci lamentiamo che le cose non vanno. Ovviamente ti auguro l'opposto, sperando invece di essere governati ed istruiti da persone preparate, lungimiranti e per nulla avvezze ai compromessi.
Bel video! Come mai la stessa cosa non accade con la coppia positrone-elettrone? Questo sistema, che si chiama Positronium, è instabile: alla fine le due particelle si annichilano. Però dal punto di vista del campo elettromagnetico i due sistemi sono equivalenti.
stavo ripetendo la teoria per l'esame di fondamenti di chimica che dovrò sostenere domani e avevo appenda finito di ripetere il modello atomico ed il principio di indeterminazione di Heisenberg. Apro la home di youtube per cazzeggiare e mi ritrovo questo video... Trovo la cosa molto inquietante, ma allo stesso tempo mi è stato di aiuto, ho cazzeggiato con un approfondimento, grazie!
domanda .... alla fin fine cmq si afferma che l'elettrone ha una certa velocità, che non si può misurare accuratamente insieme alla posizione, cmq la velocità c'è dato che i conti alla fine tornano (altrimenti la sola Energia potenziale non farebbe tornare i conti .... se non ho capito male) ma il modello di atomo della Fisica quantistica non afferma in nessuna parte che l'elettrone ruota intorno al nucleo! quindi ... 1) in base a cosa affermiamo che si muove?? 2) se ruota intorno al nucleo, non emette onde elettromagnetiche dato che ha cmq un'accelerazione centripeta???
Non capisco bene il passaggio dalla formula con i delta a quella senza, il valore dell'incertezza è un cosa, il valore è un altro. Della serie l'incertezza sulla posizione non c'entra niente con la posizione stessa. Non capisco
video molto chiaro e ben fatto. complimenti. Domanda: sarebbe lecito pensare che l' elettrone non cade sul nucleo perchè il nucleo è formato da quark a carica semi-intera positiva e negativa e quindi è soggetto sia a repulsione che attrazione? Cioè considero che la distanza dell' elettrone dal nucleo dipende dalla risultante delle forze che agiscono sull'elettrone, che sono attrattive e repulsive data la presenza di particelle positive e negative nel nucleo
No, perché quello che conta è l'effetto globale: i protoni sono costituiti anche da cariche negative, ma il nucleo è comunque positivo al netto, quindi gli e subiscono solo attrazione. La caduta è impedita per motivi intriseci della meccanica quantistica, senza che un modello classico di repulsione-attrazione possa spiegarlo.
Ciao, non avevo ancora visto una spiegazione "liceale" e io non sono in grado di gestire l'equazione di Shroedinger, sono solo ing elettrotecnico. Mi sembra che comunque si parli di probabilità in meccanica quantistica dimmi se è vero. Questo però non porta comunque a nulla, la vera motivazione per cui l'elettrone non cade sul nucleo, non è solo una questione di energia trattare l'elettrone come una pallina in orbita con Culomb o una nuvola di probabilità con la MQ. Sono trattazioni su parametri fisici che tornano. E' la stessa cosa della gravità, c'è in presenza di massa ma la massa che cosa è? Voi fisici la misurate in eV giusto? Senza contare il fatto che un elettrone in moto verso una parete può anche sdoppiarsi, una parte attraversarla e una parte tornare indietro. Oppure la sua forma d'onda ricavata con configurazioni atomiche realizzate con il laser a cascata quantica se non mi ricordo male e mi scuso per l'imprecisione. Comunque la sua natura è sfuggente.
Chiaramente questa spiegazione è comprensibile a chi mastica fisica e conosce diverse cose di matematica, non si può definire una spiegazione in tono semi qualitativa.Percui un comune mortale dopo aver visto questo video rimarrà con la curiosità del perché un elettrone non cade sul nucleo.
Ciao, trovo poco intuitivo il passaggio fondamentale della dimostrazione, quello che passa da DpDx=h/2 a px=h/2. Mi spiegate meglio il passaggio? Non mi è chiaro come il passaggo logico che mi porta da intervalli di incertezza a valore della misura. Inoltre, osservando il grafico dell'andamento dell'energia in funzione del raggio,, mi viene in mente il tipico grafico dell'energia meccanica di un corpo in orbita. Mi chiedo se la stessa dimostrazione non possa essere ottenuta utilizzando l'analogia con la dinamica orbitale. Peraltro, un elettrone che si avvicina al nucleo, perdendo energia potenziale, non dovrebbe per conservazione guadagnare qualche altra forma di energia (ad esempio cinetica, come accade per un corpo in caduta libera)? O sbaglio? Detto ciò, like meritato per il canale.
Perchè sono valori di incertezza su variabili che in ogni caso manterranno quel rapporto tra loro, quindi l'equazione px=h/2 sarà sempre e comunque verificata e perciò può essere usata per i calcoli. I Delta saranno sempre l'uno l'opposto dell'altro, quindi possono essere semplificati PS: Io almeno l'ho capita così
@@Matteo2P8 trovo questa risposta che stai incollando un po' ovunque abbastanza fastidiosa e poco costruttiva. Io ho trasformato in video un esempio presente sul testo di Cohen-Tannoudji, che secondo me è molto utile per un primo approccio semplice alla quantistica tramite il principio di indeterminazione. Sapendo poco o nulla, uno riesce quantomeno a capire che c'è un'energia stabile a una certa distanza dal nucleo, che poi si rivelerà comunque simile come espressione a ciò che si ottiene facendo le cose per bene (risolvendo l'eq. in forma radiale, con un potenziale coulombiano, ecc.) Questa cosa del scrivere "il passaggio a cui fai riferimento è errato nel video", "la quantizzazione viene introdotta in modo maldestro", "è cronologicamente di poco gusto" lasciano veramente il tempo che trovano, non aggiungono nulla al discoro e mi danno tanto l'idea di una sana voglia di sentirsi dei fenomeni.
non mi sembra tu abbia corretto errori. Hai fatto tu stesso un errore sostenendo che l'attrazione tra protone ed elettrone non è legata al fatto che quest'ultimo perdendo energia cadrebbe sul protone, cosa che non ha senso. Inoltre hai sostenuto che è sbagliato giustificare il raggio di Bohr usando il principio di intederminazione aggiungendo che "in realtà" è dovuto alla quantizzazione del momento angolare, quando la descrizione del momento angolare quantistico viene proprio dal principio di indeterminazione. Qui il principio è solo stato applicato in modo un po' ingenuo, ma non si può fare molto altro se l'obiettivo è quello di dare una spiegazione a chi non conosce la mq. In sostanza mi ha fatto sorridere il voler "correggere" un esempietto che, ripeto, è presente pari pari su un testo classico di meccanica quantistica, usando argomenti leggermente più avanzati, quando anche questi ultimi sono solo approssimati, dato che siamo pur sempre nell'ambito della meccanica quantistica non relativistica.
Sostituire i valori di p e r0 con le incertezze sembra sensato se il valor medio è nullo che sembra ragionevole per p, ma non chiaro/giustificabile per r0
affascinantISSIMO!!!! nella mia ignoranza e ingenuità mi sono immaginato una grande piazza concava ( tipo piazza del campo siena) con al centro una caserma. il generale ordina a tutti i suoi uomini di uscire a cercare la spia che ha più forza di un singolo soldato...e che cambia posizione ogni volta che vede un soldato arrivare...non permettendo così di far arrivare a lui mai più di un solo soldato...che altrimenti, in due, potrebbero portalo in caserma.... scusa la mia fantasia ma non ho i mezzi per capire queste BELLISSIME curiosità
A noi alle superiori avevano spiegato il modello quanto-meccanico che illustrano con molta più precisione il funzionamento degli elettroni, i quali non orbitano attorno al nucleo su orbite circolari, come illustrato nel modello di Bohr.
Quindi in poche parole se si avvicina ruota più velocemente e sbalza fuori, se va troppo fuori rallenta e conta più l'attrazione verso dentro e si ferma alla distanza comoda
Complimenti, davvero! Sei il miglior canale che abbia mai visto, anche in lingua inglese, che tratti argomenti di fisica. Non conosco la deduzione a partire dall'equazione di Schrödinger, ma l'impiego del Principio di Indeterminazione di Heisenberg, che è un criterio di misura, per spiegare un comportamento cinetico reale, mi sembra un'ontologizzazione della gnoseologia. Certo, i conti tornano, ma lascia un senso di arbitrarietà.
Se elettrone non fosse una pallina che gira attorno al nucleo, ma una nube, un anello stanziale, su più livelli in base al numero di elettroni che detiene l'elemento. Nella posizione normale anelli sferici, quando sottoposti a differenza di potenziale prendono una forma ellittica. Una teoria di questo tipo, potrebbe essere molto plausibile ed aprirebbe strade nuove nella fisica
con l'ausilio di un acceleratore di particelle è possibile far collidere un elettrone e un protone, se si cosa si ottiene in termini di energia o particelle ?
Riguardo a DeltaP ecc ecc e il pricipio di indeterminazione, queste formule non possono essere applicate a qualsiasi cosa si muove in maniera imprevista? Tipo determinare il percorso che sceglierà una gazzella quando è inseguita dal leone ?
Io credo che al di la di questa descrizione matematica, che può “giustificare” il comportamento dell’elettrone, la risposta un po’ più immaginativa potrebbe essere anche un’altra. Noi tendiamo a considerare le particelle come gli oggetti macroscopici sotto i nostri sensi. Per quanto capisco io l’elettrone non è una una particella che si comporta talvolta da onda, ne un’onda che si comporta da particella. Non è ne l’una ne l’altra. É qualcos’altro che noi non possiamo percepire nella sua natura multidimensionale, per il limite di percezione delle nostre 4 dimensioni. Siamo come cechi che descrivono un elefante. Chi tocca la proboscide dice che l’elefante si comporta come un serpente ad ha ragione, chi tocca la zampa dice che l’elefante si comporta come un palo, ed ha ragione. Per tanto diremo che l’elefante ha un aspetto duale palo/serpente particella/onda. Essendo la nostra capacità di indagine e di immaginazione limitata agli strumenti della nostra percezione, cerchiamo di giustificare il comportamento delle particelle che non vediamo e di cui però percepiamo gli effetti, mano a mano che ne scopriamo un nuovo aspetto/comportamento (tocchiamo la testa dell’elefante e dobbiamo inserire che l’elefante a volte si comporta come uno sferoide) ed aggiungeremo dei calcoli per descriverlo meglio. Siamo cechi alla realtà intrinseca dell’atomo e i cechi che descrivono l’elefante nell’esempio. Concludendo, quando andiamo a scuola, nonostante ci vengano insegnati i modelli di Thomson e Rutherford e via dicendo non ci rendiamo conto che nonostante ’ultimo modello atomico descriva più accuratamente l’atomo, non è sicuramente quello definitivo e non sappiamo ancora come è veramente fatto l’atomo. Per giunta l’elettrone non mi risulta che abbia un’orbita circolare/elittica attorno al nucleo come un piccolo sistema solare. Per cui chiedersi perché non precipita sul nucleo, forse è una domanda che non a che vedere con la natura dell’atomo, ma più alla nostra cecità.
concludo il tuo ragionamento dicendo che può darsi che la domanda abbia a che vedere con la nostra cecità, ma pian piano il fisico è in grado di avanzare grazie al lume della ragione e non solo è stato in grado di calcolare correttamente come da tale domanda si ottengano tantissimi valori sperimentali, ma ha fatto capire a tutti noi che la realtà è molto più complessa di quello che si credeva prima. Tutte quelle belle cose che scrivi, infatti, cioè la consapevolezza dell'inconoscibilità del mondo quantistico, esistono perché migliaia di persone prima di noi hanno speso la loro vita per la scienza.
Bello l'esempio dell'elefante! Spesso ci scordiamo che molte formule descrivono un modello in grado di descrivere la realtà, finché l'osservazione scientifica non scopre un fenomeno che non risulta spiegabile.
@@RandomPhysics Mio figlio frequenta la seconda del liceo Classico. A mio parere si dovrebero insegnare le materie scientifiche dando più spazio alla storia della scienza. Si capirebbero meglio i concetti. Io trovo affascinanti le storie di chi ha indgato prima di noi. Hanno osservato e poi immaginato...poi si sono inventati gli strumenti di indagine creando tecnoligie praticamente inesistenti e spesso ostacolati dai luminari del loro tempo, e alcuni di loro anche senza modelli matenmatici. Un esempio Faraday. Lui (tra l'altro) untuì che luce ed elattromagnetismo ("di cui è il padre") erano la stessa cosa, ma dovette incontrare, ormai da vecchio, il giovane matematico Maxwell, per dimostrare che aveva ragione. Leggere le storie degli scienziati e poi colegarle tra loro è veramente illuminante.
Un modello in genere associa ad un entità reale una astratta più "maneggiabile", per esempio un'entità geometrica, ed è praticamente sempre un compromesso tra accuratezza e semplicità. Noi siamo bravi a "gestire" modelli riguardanti per esempio particelle ed onde, quindi a seconda dei casi ci fa comodo usare gli uni o gli altri, ma non costituiscono una rappresentazione completa ed esatta della realtà. Però con essi siamo in grado non solo di dare una rappresentazione, ma anche di stimare effetti e comportamenti futuri e passati con un certo grado di incertezza. Spesso non ci se rende pienamente conto della cosa grandiosa che possiamo fare: prevedere il futuro, o i possibili futuri, ed eventi passati, pur con certi limiti.
Un folle risolverebbe il problema di Schroedinger ( quello per sapere se il gatto dentro la stanza è vivo o morto) mettendo l'orecchio attaccato alla porta della stanza dove c'è il gatto e poi battere forte sul legno, il felino si impaurirebbe e di sicuro lo sentiremmo muovere ed anche miagolare; in questo modo sapremmo se questo è sempre in vita. Soluzione molto fuori delle righe, ma in fondo la più logica.
Chiedo scusa per l'ulteriore specificazione. Queste trattazioni tengono presente che l'elettrone ha una certa velocità nei confronti di quella della luce e del fatto che c'è spazio tra elettrone e nucleo ovvero che si possa deformare lo spazio tempo come nel caso dell'ingresso dei muoni in atmosfera per intenderci. Scusate se impreciso e/o inopportuno.
Video molto interessante e spiegazione chiara ed esaustiva. Sono un professore di Fisica di Liceo, ma sono laureato in Matematica quindi ho alcuni dubbi in Fisica. Ad esempio: senza tirare fuori il Principio di Indeterminazione di Heisenberg, non potremmo spiegare il fatto che l'elettrone non collassa nel nucleo semplicemente accostando il modello atomico a quello planetario? Anche i pianeti non collassano sul Sole, anzi compiono orbite ellittiche attorno ad esso più o meno eternamente.
io eviterei di descrivere l'elettrone come una pallina che orbita attorno al nucleo, perché è un modo di vedere profondamente sbagliato che non permette di comprendere che dal punto di vista microscopico entrano in gioco le leggi della meccanica quantistica. Immaginarsi l'elettrone in una posizione ben definita con una velocità ben precisa è concettualmente sbagliato, il principio di indeterminazione fa perlomeno capire questo, anche se ovviamente una descrizione non ondulatoria è comunque limitata. Ma almeno è un inizio, anche se richiede qualche sforzo in più.
È scorretto accostare il moto dell'elettrone a quello dei pianeti per una differenza importante: almeno classicamente, i pianeti si muovono senza perdere energia e quindi la loro orbita è fissata. Sempre classicamente, per le eq di Maxwell, una carica in moto emettere onde EM, diminuendo la propria energia. Questo porterebbe l'elettrone a collassare. Quindi le previsioni classiche sono corrette per i pianeti, ma non lo so per l'atomo
Tra l'altro non e' vero che le orbite dei pianeti sono stabili. (vedi "decadimento orbitale). DIciamo che paragonate all'esistenza dell'essere umano, sono stabili! la distanza terra-luna per esempio aumenta di 3,8 cm ogni anno.
Sono completamente "acerbo" in questo settore...volevo solo chiedere.. l'elettrone "vive" confinato in un campo energetico?...come il confinamento energetico che si sta' provando per la fusione nucleare?..grazie
Ma se non ci fossero orbitali e l elettrone potesse cadere nel protone si annichilerebbe? Intendo: L elettrone ruota attorno al nucleo perché hanno masse diverse pur avendo cariche diverse, se avessero masse uguali si annichilerebbero però. Poi ho pensato: la scoperta della costante h ha dimostrato sia l esistenza di orbitali di elettroni attorno al nucleo sia l esistenza di fotoni quantizzati con energia E=h ν . E h ha la misura di un momento angolare ma che momento angolare misura h? Grazie se risponderai o se qualcuno risponderà 👍
non capisco perche' si possa sostituire un delta r e delta p con r e p. comunque la spiegazione "intuitiva" o approssimata secondo me non fa capire molto. sono dell'idea che semplificare, fare paragoni e analogie allontana dalla vera comprensione di un argomento.
Bella spiegazione, quindi si può affermare che pur essendo presente campo elettrico, elettrone in realtà si muove talmente velocemente da non permettere alla forza elettrica di prevalere sulla sua posizione?
Sappi che lo spin è un concetto del tutto quantomeccanico che è stato inserito all'interno delle teorie per spiegare alcune evidenze sperimentali,altrimenti inspiegabili, quindi l'elettrone nella realtà non gira su sè stesso come un pianeta bensì l'unico moto reale dell'elettrone è quello intorno al nucleo. Inoltre possiamo anche dire che nella trattazione quantomeccanica degli atomi cade completamente il discorso di orbita degli elettroni e viene sostituito con quello di orbitale, l'orbitale sarebbe un zona ad alta probabilità di "trovare" un elettrone in cui può quest'ultimo è descritto come un'onda. Quindi viene proprio a mancare il concetto di elettrone che gira intorno al nucleo. Perciò la trattazione quanto meccanica in alcuni casi non specifica bene il tipo di movimento dell'elettrone "particella" bensì ci dà informazioni su dove è più possibile, sulla sua energia ecc Ad esempio per l'orbitale 1s esiste un paradosso per cui la probabilità di trovare l'elettrone è massima all'interno del nucleo, infatti siccome il momenti angolare dell'orbita s è nullo ciò implica che per 1s¹ l'elettrone non ruota bensì attraversa il nucleo
Bellissimo video ma ho una domanda. Se c'è un livello ben preciso per l'elettrone dell'atomo di idrogeno (e per gli elettroni in generale), qual'è il legame con il concetto di orbitale? (che, a quanto ho capito, è tutt'altro che un livello ben determinato?)
Il raggio per il moto degli elettroni è una ipotesi che viene fatta a priori per forzare le equazioni classiche ad adattarsi alla trattazione dell'atomo, tuttavia non sono la sua corretta descrizione. L'orbitale, invece, emerge (e non viene imposto a priori) da una descrizione puramente quantistica dell'atomo: risolvendo l'eq di Schroedinger, si ottiene la funzione d'onda, il cui modulo al quadrato è la densità di probabilità. Questa densità è l'orbitale, cioè come è distribuita la probabilità di trovare l'elettrone nello spazio. Il legame fra i 2 è che la regione in cui questa probabilità è massima coincide col raggio che veniva imposto nel modello precedente, motivo per cui anche quel modello riusciva ad adattarsi ad alcuni dati sperimentali sul comportamento dell'atomo
@@RandomPhysics Mi permetto di aggiungere inoltre che un nucleo con piu' protoni contiene anche dei neutroni, che, correggimi se sbaglio, contribuiscono proprio a mitigare la forza di repulsione elettromagnetica rispetto alla interazione forte. infatti se vedi il grafico degli isotopi stabili (it.wikipedia.org/wiki/Isotopo_stabile#/media/File:Table_isotopes_it.png) piu' protoni ci sono nel nucleo, piu' neutroni servono a renderlo stabile.
ci sono vari dati importanti di cui non si tiene conto in questi calcoli; la massa del protone ad esempio, oppure i vari momenti angolari. Ma non saprei come mai tutto ciò porti proprio a 1/4 del valore del raggio di Bohr che abbiamo ottenuto noi e non ad altre frazioni.
mi pare di aver letto che solo una intensissima e repentina gravita, possa spingerlo a ridosso del nucleo atomico, trasformando il protone in neutrone come nelle stelle di neutroni pulsar ecc
Stupendo video.. concetti anche complessi resi comprensibili..e poi min 10.17 ottenere lo stesso raggio dell orbita di Bhor da un modello che tiene conto del principio di indeterminazione..like like like
pensavo quanto sono fortunati i ragazzi di oggi ad avere queste lezioni... fino a 10 anni fa trovare video di questo calibro su youtube era impossibile, era pieno di cazzate, le cose che si avvicinavano di più alla didattica erano delle lezioni di un università indiana e se non capivi qualcosa dovevi per forza prendere appuntamento col prof in dipartimento.
Grazie da un quasi-profano, della ben chiara trattazione. Una mia curiosità che è stata smossa è questa: può la nostra mente immaginarsi 'visivamente' un'elettrone? O no?
Più che altro se lui dovesse essere leggermente "spostato" più vicino o più lontano dal protone inizierebbe ad oscillare atorno alla posizione d'equilibrio.
Non possiamo trattare gli elementi subatomici come fossero oggetti macrocosmici. Mica centra la gravità! Tu sembra che descrivete il comportamento della fionda gravitazionale tra corpi celesti di massa importante. Quì stiamo parlando di oggetti che talvolta "percepiamo" come onde ed altr volte come particelle. Come si comporta un'onda che gira attorno al nucleo? Quando decide di collassare per subire l'attrazione del nucleo e poi riprendere velocità? In che modo un'onda subisce la forza centrifuga?
ma nell'espressione dell'energia totale dell'elettrone, non dovrebbe prevalere il termine dell'energia cinetica per r-->0 visto che al denominatore c'è un r^2?
Mi verrebbe da dire che l'elettrone cade su sé stesso, configurandosi così al minimo dispendìo energetico consentito. Ma sicuramente è una fesseria o una supercazzola la mia. D'altra parte per capire i "quattro conticini" fatti nel video, dovrò rivedermelo qualche volta, tipo il numero di Avogadro. ; )
Qualcosa proprio non mi torna sul ragionamento iniziale. Se non esistessero i fenomeni quantomeccanici, il motivo per cui l'elettrone cadrebbe sul nucleo NON È che elettrone e protone si attraggono. Infatti neanche un corpo che orbita intorno ad un altro corpo cade su di esso. La configurazione è stabile (ovviamente trascurando il decadimento orbitale da radiazione gravitazionale). Il motivo è che il campo magnetico (generato da una carica in movimento, l'elettrone) non è conservativo, a differenza di quello gravitazionale: un'orbita completa dell'elettrone (non quantistico) intorno al nucleo dissipa energia. O perlomeno così me la ricordo dopo oltre trent'anni in cui mi sono occupato d'altro ...
sì infatti l'elettrone dissiperebbe energia sotto forma di radiazione, ma alla fine cadrebbe per forza sul nucleo (un po' come un oggetto che dovesse orbitare nell'alta atmosfera dopo un po' perderebbe energia a causa dell'attrito con l'aria e cadrebbe sulla Terra.
scusate ma secondo voi perché l'elettrone cadrebbe sul protone se perdesse energia? Non è forse perché si attraggono? Altrimenti l'elettrone non sarebbe nemmeno lì che orbita (sempre secondo il modello semiclassico considerato). Non capisco proprio perché diciate che il fatto che si attraggono non c'entra con il ragionamento.
@@RandomPhysics quando ho visto il sistema per la prima volta, volevo sapere anche perché l'elettrone cadrebbe sul protone se non esistesse la meccanica quantistica, a differenza della luna sulla terra. Cioè, non basta che due corpi si attraggano e che non esista la quantomeccanica affinché cadano l'uno sull'altro. Perché ciò accada devono verificarsi due condizioni: 1. che protone ed elettrone si attraggano 2. che il campo responsabile dell'attrazione (c. elettromagnetico) sia non conservativo (rotazionale). Se non spieghi anche il punto 2, anche lo studente di liceo rimane perplesso: allora perché la luna non cade sulla terra? Perché, al contrario del precedente, il campo gravitazionale è conservativo (cioè irrotazionale, posto che il dominio sia interamente connesso). Poi non mi ricordo se al liceo gli fai anche il calcolo differenziale vettoriale, ma se gli parli di campo conservativo ti capiscono: al termine di un'orbita completa il corpo orbitante non ha compiuto lavoro. A quel punto se hai una classe molto sveglia mi verrebbe voglia di spiegargli perché invece la luna si allontana (le maree - argomento non semplice - ti consiglio lo splendido video del primo host di PBS Space Time, Gabe) e perché invece si avvicina (decadimento orbitale da radiazione gravitazionale, buon divertimento). Non vedo l'ora di spiegare questa roba a mio figlio. Che vuole fare l'astronomo, ma non ha neanche 7 anni 😁
@@alexdrudigmail grazie per l'osservazione. In effetti all'inizio del video mi è sfuggito quel "gli orbita intorno", che immediatamente richiama all'orbita di un pianeta e, dato che poi accenno alla perdita di energia per emissione di radiazione solo successivamente, uno sul momento rimane con il dubbio. Il fatto è che nel video non volevo proprio che si ragionasse in termini di orbite, ma solo far vedere che se avvicini un elettrone a un protone trovi una zona di minimo dell'energia, a differenza del caso in cui venga usata solo la legge di Coulomb classicamente. Ma appunto mi è sfuggito il concetto di orbita, inoltre l'immaginetta del modello planetario di Rutherford è nella testa di tutti, quindi avrei potuto far maggior attenzione a questa possibile fonte di dubbi.
