Castelfranchi (Gaetano) - Fisica moderna - Atomistica e trasmutazioni nucleari - Hoepli [Ed. 8 - 1946]
La copertina
Ottava edizione completamente rinnovata
Con 223 figure e 8 tavole fuori testo
Un trattato di fisica delle particelle dalla penna di un luminare del secolo scorso. Gaetano Castelfranchi è stato membro del Consiglio Nazionale delle Ricerche ed autore di numerosi testi di fisica, anche ad uso scolastico.
Formato 17,5 x 24,5. Pagine XI-694. Brossura.
Il frontespizio
INDICE DELLE MATERIE
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INTRODUZIONE
CAPITOLO I. - LA CINETICA DEI GAS
1. La cinetica dei gas. - 2 Il caos molecolare. - 3. La legge di Maxwell della distribuzione delle velocità. - 4. - Calcolo della velocità C in funzione della pressione e della densità posseduta dal gas. - 5. Legge dei gas perfetti. La temperatura assoluta è proporzionale alla energia molecolare. - 6. Miscuglio di gas. Equipartizione della energia. - 7. Ripartizione delle molecole in ordine all'energia cinetica. - 8. Numero di molecole che colpiscono per minuto secondo un centimetro quadrato di parete. - 9. Efflusso da piccole aperture. - *10. La larghezza delle righe spettrali in dipendenza del moto molecolare. - 11. La verifica diretta delle velocità molecolari. - 12. I gas quali sono nella realtà. Equazione di Van der Waals (1880). - 13. Il cammino medio delle molecole. - 14. La viscosità dei gas e il suo legame col percorso medio. - 15. Grandezze molecolari. Numero di Avogadro. Diametro delle sfere di protezione molecolari. - 16. Calore specifico dei gas monoatomici. - 17. Il calore specifico per i gas perfetti poliatomici. - Gradi di libertà ed equipartizione dell'energia. - 18. Calore specifico dei solidi. La legge di Dulong e Petit trova una facile dimostrazione. - *19. Formole di Poiseuille e di Maxwell sul deflusso di un gas. Richiamo alle esperienze di Knudsen. - 20. I gas molto rarefatti nella teoria cinetica. - 21. Pompe per altissimi vuoti. - 22. I manometri per la misura delle bassissime pressioni.
Compressori per alte pressioni impiegati nella sintesi dell'ammoniaca
CAPITOLO II. - IL MOTO DI BROWN
23. Caratteri generali del fenomeno. - 24. Estensione delle leggi dei gas alle emissioni diluite e determinazione del numero di Avogadro. - 25. Teoria del moto di Brown. - 26. Verifiche sperimentali della equazione di Einstein nelle esperienze del Perrin.
Albert Einstein nato a Ulma nel 1879
CAPITOLO III. - LE FLUTTUAZIONI
27. - Termodinamica e meccanica statistica. Entropia e probabilità. - 28. Probabilità delle fluttuazioni. Energia utilizzabile. - 29. Legge generale delle fluttuazioni (Einstein). - *30. Teoria di Smoluchowski sulle fluttuazioni di densità in un fluido. Opalescenza critica.
CAPITOLO IV. - LA RELATIVITÀ E LA MASSA
31. Lo spazio assoluto e la relatività nella meccanica classica. - 32. L'universo cinematico e il gruppo di trasformazione di Galileo. - 33. Le basi della meccanica newtoniana. - 34. L'esperienza di Michelson. - 35. Principio di relatività di Einstein. Principio della costante velocità della luce. Nozioni di simultaneità. - 36. Tra le conseguenze della relatività. Contrazione di un segmento. - 37. Composizione delle velocità. - 38. La dinamica della relatività. - 39. Verifiche sperimentali. - 40. Relazione tra massa ed energia. - 41. Conseguenze e verifiche della relazione tra massa ed energia. - *42. L'universo reale e la gravitazione. - *43. L'equivalenza tra un campo di gravitazione e un campo di forza dovuto a un moto accelerato. - *44. Il principio di relatività generalizzato e le sue conseguenze.
CAPITOLO V. - L'ELETTRONE
45. L'atomo di elettricità. - 46. Ioni. Conducibilità dei gas. Tubi di scarica. - 47. I raggi catodici. - 48. L'elettrone apparisce identico in fenomeni diversi. - 49. L'elettrone in movimento e la sua massa. - 50. Esperimenti di Kaufmann (1901-1903). - 51. Raggio dell'elettrone. - 52. Gli elettroni « si vedono, si sentono » e si misurano. - 53. Prime determinazioni della carica elettrica degli ioni. - 54. Esperienze di Millikan. Lo studio delle cariche individuali prova la struttura atomica della elettricità. - *55. Il moto di Brown nei gas e la carica dell'elettrone. M. De Broglie e Fletcher. - *56. Il cammino medio di un elettrone in un gas. Effetto Ramsauer. - 57. L'elettrone nella conduttività. I fatti sperimentali. - 58. La superconduttività. - 59. La teoria di Lorentz sui metalli. - 60. L'inerzia dell'elettrone nei metalli. - 61. Esperienze di Hall, Corbino e Kapitza. - 62. Le teorie della conducibilità. - 63. L'effetto termoionico. Generalità. - 64. Prima teoria della emissione termoionica. - 65. Le curve di saturazione. - *66. Ancora della misura della carica elementare.
Il microscopio elettronico attuato da Ruska e von Borries mostra dettagli delle strutture fino a 1/200.000 di millimetro (Per cortesia della Casa Siemens)
CAPITOLO VI. - ISOTOPIA
67. L'ipotesi di Prout. - 68. I raggi positivi. - 69. L'impiego dei raggi positivi come metodo di analisi chimica. Gli isotopi di Aston. - 70 La « contrazione » di massa (packing-effect). - 71. Spettrografi di Asto e di Dempster. - 72. L'isotopo dell'idrogeno.
CAPITOLO VII. - I RAGGI X E IL NUMERO ATOMICO
73. Diffrazione. Reticoli. - 74. Scoperta dei raggi X e tubi produttori. - 75. Proprietà dei raggi X. - 76. Natura dei raggi Röntgen e campo delle loro lunghezze d'onda. - 77. La diffrazione dei raggi X da parte dei cristalli. La scoperta di Laue. - 78. Richiamo alla struttura interna dei cristalli. - 79. I radiogrammi di Laue. - 80. Interazione tra i raggi X e la materia. - 81. La scoperta di Moseley. - 82. Il fondo spettrale continuo e il suo limite. - 83. L'impiego dei reticoli nella spettrografia dei raggi X. - 84. L'assorbimento dei raggi X. - 85. Misure quantitative dell'intensità dei raggi X. - 86. Applicazioni pratiche dei raggi X.
CAPITOLO VIII. - I CRISTALLI
87. Il metodo per riflessione. Bragg padre e figlio. - 88. Lo spettrometro dei Bragg. Cenno dei loro studi sulla architettura atomica nei cristalli. - *89. Metodo del cristallo rotante. - *90. Il metodo di Debye e Scherrer per analizzare i cristalli. - *91. Energia di formazione di un reticolo di ioni, ossia di un cristallo. - *92. Cenno sulla dilatazione termica. - 93. Quarto piezo-elettrico ed alcune applicazioni. Ultrasuoni.
CAPITOLO IX. - LA RADIOATTIVITÀ
94. Primi lavori. - 95. Le radiazioni dei corpi radioattivi. - 96. Gli spettri magnetici. - 97. Le particelle alfa e la loro enumerazione. Determinazione della loro carica. - 98. Metodi per svelare le radiazioni. - 99. Il numero dei radioelementi e i tre gruppi. - 100. La evoluzione radiattiva. La legge delle disintegrazioni. - *101. L'esperienza prova che le trasformazioni radioattive seguono le leggi delle probabilità. - 102. Determinazione della vita media. Equilibrio secolare. - 103. La produzione dell'elio. Il calore liberato. - 104. La scoperta della isotopia. - 105. Percorso delle particelle alfa. Legge di Geiger. - 106. Il tragitto di ciascun proiettile atomico reso visibile. La fotografia delle traiettorie. C. T. R. Wilson. - 107. I raggi beta, la loro velocità, ionizzazione prodotta. - 108. Lo spettro dei raggi gamma. - 109. Le trasformazioni radiattive diedero vari mezzi per raggiungere il numero di Avogadro. - 110. Energia totale liberata dal radio. La energia interna della materia.
CAPITOLO X. - LA CARICA NUCLEARE
111. Gli inizi della fisica atomica: Rutherford. - 112. Le particelle alfa attraverso gli atomi. - 113. Teoria di Rutherford sulle deviazioni delle particelle alfa attraverso i solidi. - 114. Misure di Geiger e Marsden. Il prof. Chadwick a Cambridge. - 115. Altra stima del numero di elettroni periferici di un atomo. - 116. La grandezza del nucleo. - 117. - Isobaria, isotopia.
CAPITOLO XI. - LE RADIAZIONI E I QUANTI
118. Obbiezioni sul modello di Rutherford. - 119. La culla della teoria dei quanti. Planck di fronte al problema del corpo nero. - 120. Potere emissivo ed assorbente. Pressione di radiazione. - 121. In un involucro isotermo chiuso la luce è in equilibrio statico. - 122. Energia totale delle radiazioni in un involucro chiuso e densità della energia. - 123. La legge di Kirchhoff (1850) e il corpo nero. - 124. Legge di Stefan. - 125. Legge di Wien. - 126. Ripartizione dell'energia nello spettro del corpo nero. Legge analitica di Planck. - *127. Le formole di Rayleigh-Jeans e di Wien. - 128. Misura della energia. - 129. Il legame tra il numero di Avogadro e la costante di Planck.
CAPITOLO XII. - SPETTROSCOPIA. I LIVELLI D'ENERGIA DEGLI ATOMI
130. Spettroscopia e Scienza. - 131. Il problema della struttura dell'atomo. - 132. I postulati di Bohr e la loro prima applicazione. - 133. Le « orbite » per l'atomo d'idrogeno. - 134. L'atomo di idrogeno e il suo spettro. - 135. Lo spettro dell'elio ionizzato. - *136. Il movimento del nucleo. - 137. Le orbite ellittiche dell'atomo di idrogeno. - 138. La influenza della variabilità della massa elettronica con la velocità. - *139. Il calcolo delle costanti universali h ed e a partire dai dati spettroscopici. - 140. I livelli di energia per l'idrogeno. - 141. La diretta evidenza degli stati stazionari per tutti gli atomi. I termini. - 142. Ripartizione degli elettroni in diversi « strati ». - 143. Lo spettro dei raggi X. - 144. Il caso degli atomi più complessi dell'idrogeno. - 145. Interpretazione degli spettri ottici. Spettri d'arco e spettri di scintilla. - *146. Spettri degli elementi del secondo gruppo. - 147. La struttura delle molecole. - 148. Urti elastici tra elettroni e atomi. Eccitazione. Ionizzazione. - 149. I potenziali di eccitazione e di ionizzazione rilevati col metodo delle collisioni degli elettroni. Urti di seconda specie. - 150. Eccitazione termica dei gas. - 151. Determinazione dei livelli di energia dei raggi X. - *152. Permanenza degli atomi negli stati quantici. - *153. Gli spettri delle molecole. - 154. Riepilogo.
CAPITOLO XIII. - EFFETTI STARK E ZEEMAN. L'ELETTRONE ROTANTE. LIVELLI ENERGETICI
155. Effetto Stark-Lo-Surdo. Traiettorie dell'elettrone dell'atomo di idrogeno in un campo elettrico. - *156. L'effetto Zeeman. - 157. La molteplicità dei termini spettroscopici. - *158. La suddivisione dei termini in un campo magnetico. - *159. Effetto Zeeman anomalo. - *160. Struttura fine degli spettri röntgen. - 161. La costruzione del sistema periodico. Il principio di esclusione di Pauli (1925). - 162. Gli spettri in relazione alla composizione dell'atomo. - *163. Il termine fondamentale e la distribuzione degli elettroni.
CAPITOLO XIV. - I CALORI SPECIFICI
164. L'andamento del calore specifico nei solidi al variare della temperatura. La teoria dei quanti lo interpreta. - *165. La teoria di Debye sul calore specifico dei solidi isotropi. - *166. Teorema di Nernst o terza legge della termodinamica. - 167. Presso lo zero assoluto. - *168. I calori specifici dei gas monoatomici e poliatomici. La rotazione delle molecole.
CAPITOLO XV. - L'EFFETTO FOTOELETTRICO. LE FOTOCELLE
169. Che cosa è l'effetto fotoelettrico. - 170. Verifica eseguita da Millikan della equazione di Einstein. - 171. Limite del fondo continuo emesso da un anticatodo. - 172. La esperienza di Maurice De Broglie ed Ellis sugli spettri magnetici dei raggi corpuscolari. Determinazione dei livelli di energia dell'atomo. - 173. Gli spettri magnetici prodotti coi raggi gamma e la misura della lambda di questi. - 174. I livelli di energia del gruppo misurati a mezzo dei raggi gamma. Elettroni primari ed elettroni di conversione. - *175. Determinazioni diverse della costante h di Planck. - 176. I quanti di luce. - *177. L'effetto fotoelettrico composto. - 178. Conducibilità fotoelettrica dei solidi. - 179. L'effetto fotoelettrico selettivo. - 180. Cellule fotoelettriche e loro applicazioni.
CAPITOLO XVI. - L'EFFETTO COMPTON. I QUANTI DI LUCE
181. La scoperta e la teoria. - 182. Le verifiche dell'effetto Compton. - *183. L'intensità della diffusione e l'assorbimento. - 184. Ancora i quanti di luce (fotoni). La crisi della teoria ondulatoria della luce. - 185. Ricerche sperimentali per stabilire la natura corpuscolare della luce. - *186. La doppia natura della luce messa in evidenza dalle fluttuazioni dell'energia. - 187. La teoria di Maxwell fornisce la probabilità di distribuzione dei quanti di luce.
CAPITOLO XVII. - IL MAGNETISMO ATOMICO
188. Richiamo a nozioni elementari sul magnetismo. - 189. Il diamagnetismo. - 190. Il paramagnetismo dei gas perfetti e delle soluzioni diluite. Legge di Langevin. - 191. Come si hanno dalla esperienza il momento dell'atomo e la saturazione assoluta. - 192. La determinazione dei momenti atomici. Il magnetone di Bohr. - 193. Le esperienze di Gerlach e Stern confermano l'intervento della teoria dei quanti nel magnetismo. - 194. L'effetto magneto-meccanico (Einstein e de Haas). - *195. Le difficoltà di mettere in evidenza il magnetone. - *196. La suscettività magnetica dei vapori alcalini. - 197. Lo spin del nucleo atomico.
CAPITOLO XVIII. - LA MECCANICA QUANTISTICA. APPLICAZIONI
198. Le insufficienze della « primitiva » meccanica dei quanti. - 199. Esempi di sistemi vibranti. - 200. Il punto di partenza della teoria di Schrödinger e l'idea primitiva di De Broglie. - 201. L'atomo dell'idrogeno nella meccanica ondulatoria. - 202. Altri esempi di meccanica ondulatoria. L'oscillatore. - *203. Il rotatore ad asse libero. - *204. L'elettrone libero nella meccanica ondulatoria. - 205. La diffrazione degli elettroni con un cristallo di nichel. Diffrazione degli elettroni attraverso pellicole. - 206. Applicazioni della diffrazione elettronica. - 207. Il significato fisico della funzione psi. - 208. Il principio di causalità nella fisica classica e « il principio di indeterminazione ». - 209. La meccanica quantistica. Heisenberg, Born, Jordan, Dirac. - *210. Il concetto della teoria di Heisenberg. - 211. Tra le applicazioni della meccanica ondulatoria. - *212. Il legame omeopolare. La molecola dell'idrogeno. - *213. Teoria quantistica della valenza. - *214. La scoperta del paraidrogeno. - 215. La teoria quantistica della radioattività. - *216. Dispersione e diffusione della luce. Effetto Smekal-Raman. - *217. Cenno sull'effetto Faraday e sulla rotazione magnetica anomala del piano di polarizzazione della luce.
CAPITOLO XIX. - LE NUOVE STATISTICHE. APPLICAZIONI
*218. Entropia e probabilità. - *219. Entropia del gas perfetto monoatomico. - 220. La nuova statistica di Fermi-Dirac. - *221. Le due statistiche di Boltzman e di Fermi a raffronto. - *222. Gas in condizioni di degenerazione soggetto a una forza esterna. - *223. La conducibilità dei metalli per il calore e per la elettricità. - *226. La distribuzione degli elettroni attorno al nucleo. - *227. L'effetto termoionico trattato con la statistica dei quanti. - *228. L'effetto Volta e la nuova statistica. - *229. Il paramagnetismo dei metalli alcalini (sodio, potassio, cesio, rubidio).
CAPITOLO XX. - FISICA NUCLEARE. LE DISINTEGRAZIONI ARTIFICIALI. IL NEUTRONE. IL POSITRONE. I RAGGI COSMICI
230. Livelli energetici dei nuclei radioattivi. - 231. Spettri dei raggi beta primari. - 232. Premesse sulla disintegrazione artificiale (1919-1923). - 233. Prime esperienze di Rutherford sulla disintegrazione atomica. - 234. P. M. S. Blackett (1925) riesce a fotografare la espulsione dei protoni. - 235. Il neutrone I.Curie, J.Joliot; Chadwick. - 236. Lavori di Cockcroft, Walton, Lawrence (1932). - 237. Trasmutazioni coi deutoni. - 238. L'elettrone positivo. - 239. Esperienze di materializzazione. - 240. I nuclei e la loro rappresentazione. - 241. Spin e momento magnetico dei nuclei. Statistica cui i nuclei obbediscono. - *242. L'interno del nucleo. - 243. Trasmutazioni operate con protoni o con deutoni. - 244. Disintegrazione fotoelettrica dei nuclei. - 245. Disintegrazioni operate da neutroni. - 246. Verifiche della legge di Einstein E = delta m * c2. - 247. Radioattività artificiale. - 248. Riassunto sulle reazioni nucleari tipiche. - 249. La « scissione » dei nuclei pesanti. - 250. La bomba atomica. - 251. La radiazione cosmica. - 252. Altri metodi usati nello studio dei raggi cosmici. - 253. I raggi cosmici e l'elettrone positivo. Gli sciami. - 254. Effetti del campo magnetico terrestre. - 255. La natura dei raggi cosmici e il mesotrone. - *256. L'instabilità del mesotrone.
Una bobina gigante per render nullo il campo magnetico terrestre
CAPITOLO XXI. - LA FISICA MODERNA NELL'ASTRONOMIA SIDERALE
257. Generalità. - 258. Esplorazione dell'alta atmosfera. - 259. L'astronautica. - 260. Generalità sulle stelle. Grandezza assoluta. Stelle multiple. Stelle variabili. Ammassi stellari. Nebulose. - 261. Fotometria stellare. - 262. Strumenti per misurare l'energia radiante. - 263. Spettroscopia stellare. - 264. L'interferometro. - 265. Lo spostamento delle righe spettrali verso il rosso. - 266. Parallassi stellari. - 267. Moti propri delle stelle. - 268. La luce e la energia radiante del Sole. - 269. Le temperature dei pianeti. - 270. La sorgente della energia solare. - *271. Numero di stelle per le varie grandezze e distribuzione delle stelle nello spazio. - 272. Spettri stellari. - 273. Le grandezze assolute in relazione agli spettri delle stelle. Stelle nane e giganti. - *274. Metodo di Adams e Kohlschütter per la misura delle parallassi. - *275. Relazione tra grandezza assoluta, temperatura e raggio R di una stella. - *276. Le stelle doppie. - *277. Stelle doppie spettroscopiche. - *278. Stelle variabili. Le Cefeidi. - *279. Le stelle nuove. - 280. Distanze degli ammassi stellari dal nostro sistema solare. - 281. La materia diffusa negli spazi intrastellari. - 282. Interpretazione degli spettri stellari. Teoria di Saha. - *283. Teoria dell'equilibrio radiativo dei corpi celesti. - *284. La curva di Eddington. - 285. L'origine dell'energia stellare e le reazioni nucleari. - 286. La legge della equipartizione della energia si applica alle stelle. - 287. La « dilatazione » dell'Universo.
UNO SGUARDO D'INSIEME
288. La realtà degli atomi e i fenomeni quantici. - 289. Considerazioni di chiusa.
La serie naturale degli elementi col loro peso atomico
Classificazione periodica degli elementi
Determinazioni del numero N di Avogadro
Costanti della Terra, del Sole, della Luna
Energia nella relatività
Alcuni potenziali di ionizzazione importanti per la astrofisica
Costanti fisiche nel sistema C. G. S.
Il generatore elettrostatico al Carnegie Institute di Washington (Dr. Tuve)
Impianto ad alta tensione per ricerche sull'atomo; 3.000.000 di volt, di tensione continua (Per cortesia della Casa Siemens)