Bazele Fizicii Atomice

Cursul 1

Introducere

Fizica clasica – constante de material, proprietati macroscopice (densit., cald. specifice etc);

- de ce ? raspunde fizica la nivel microscopic

Fizica cuantica – fenomene/procese la scara microscopica; microparticule; legi cuantice;

- suportul experimental pentru mecanica cuantica;

Mecanica cuantica – principii teoretice pt. descrierea fenomenelor la scara microscopica;

F.A. – structura atomilor;

F. M. – structura moleculelor;

F. N. – structura nucleelor.

Interes pentru F. A.

- Aplicatii:

- fizica suprafetei

- exemple de probleme practice: – coroziune

- acoperirea suprafetelor (galvanizare)

- reconstructia suprafetei (manipularea atomilor), STM; AFM.

- Nanotehnologii; materiale noi (proprietati determinate de structura atomica, interactii la nivel atomic)

- etc.

Macrocosmos – legi clasice

Ex. - mecanica newtoniana – traiectorie ; t - x(t)

Microcosmos, microparticule – legi cuantice - descriere statistica : nu se pot prezice valorile instantanee ci numai valori medii ale marimilor fizice, probabilitati de producere a fenomenelor

Exemplu

- nu are sens notiunea de traiectorie, se poate defini numai p(x,t) = probabilitatea de a gasi particula intr-un punt x, la momentul t.

Structura atomica a materiei

Istoric

1. Ipoteza atomista in antichitate

- antichitatea greaca (sec. V î.H.)

“materia este continua sau compusa din particule discrete?”

- materia nu poate fi divizata la infinit

Leucip, Democrit, Epicur - - universul este alcatuit din spatiu liber si particule indivizibile – atomi ;

atomos(grec.) = indivizibil;

- atomii difera unii de altii prin forma, pozitie, aranjare;

Aristotel ( sec IV î.H.) - respinge ipoteza naturii discrete a lumii materieie;

- este adeptul conceptului continuitatii materiei.

2. Atomismul modern .

Descoperiri ale chimiei – dovezi ale conceptiei atomiste (sec. XVIII – XIX)

- descoperirea legilor combinatiilor chimice care pot fi interpretate pe baza structurii atomiste.

- materia, corpurile se transforma; exemple: focul, metalurgia (minereu - metal), coroziunea (degradarea metalelor), viata (plante, vietati), prepararea alimentelor, descompunerea materialelor organice etc

Lavoisier (1789)

- "Nimic nu se pierde, nimic nu se creaza, totul se transforma" (lege de conservare)

– legea conservarii materiei in r. chimice : substantele chimice pot fi descompuse pana la elemente chimice ;

Proust (1799) – legea proportiilor definite :

Un compus chimic contine intotdeauna aceleasi elemente , in aceleasi proportii masice, indiferent de modul de preparare.

- Dalton (1804) – legea proportiilor multiple

Cand doua (sau mai multe) elemente se combina in diferite moduri pentru forma compusi diferiti, la o greutate data a unuia dintre elemente, greutatile celuilalt element sunt in rapoarte de numere intregi.

Interpretare, pe baza ipotezei atomiste (indivizibilitatea atomilor)

– elementele sunt alcatuite din atomi discreti;

– pentru un element dat acesti atomi sunt identici si fiecare atom are aceeasi greutate;

– compusii se formeaza cand atomii unor elemente diferite se combina in rapoarte simple;

– varietatea lumii materiale rezulta din varietatea combinatiilor.

Sec. XIX : triumful conceptiei atomiste.

Descoperirea legilor gazelor;

- teoria cinetica a gazelor (Clausius, Maxwell, Boltzmann):

- explicarea legilor (experimentale