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Titolo: Einstein e l'ipotesi dei quanta

Ho letto recentemente un resoconto del celebre articolo con cui Einstein
nel 1905 ipotizzò per primo la realtà fisica dei quanti del campo e.m., in
seguito denominati fotoni. 
L'impressione che ne ho ricavato è che le motivazioni addotte da Einstein 
nella prima parte dell'articolo per giustificare l'introduzione dei quanti
di radiazione fossero piuttosto deboli e che il vero argomento forte di
quell'articolo sia invece la spiegazione dell'effetto fotoelettrico a
partire dall'ipotesi quantistica.
Le argomentazioni di Einstein riposano infatti sui seguenti capisaldi:
1) valutazione dell'entropia della radiazione a partire dalla formula di
Wien e calcolo della variazione di entropia che si ottiene modificando 
il volume a energia costante:
    Sf - Si = (E*k/h*nu)*log(Vf/Vi)    (*) 
(f,i suffissi per finale/iniziale, k e h costanti di Boltzmann e Planck,
nu frequenza); 
2) calcolo della variazione di entropia che si ottiene variando il volume
a energia costante nel caso di un gas perfetto:
    Sf - Si = N*k*log(Vf/Vi) (**);
uguagliando le due espressioni (*) e (**) si ha:
    E/h*nu = N o E = N*h*vu 
ovvero la radiazione di frequenza nu è costituita da N quanti
monocromatici ciascuno con energia h*nu.
Ma veniamo alle perplessità:
1) l'impiego della formula di Wien per descrivere la distribuzione in
frequenza della radiazione è improprio: la formula corretta da utilizzare
doveva essere quella (già nota da qualche anno) di Planck. 
Questo però è un peccato veniale: infatti ad alte frequenze le due formule
coincidono e quindi, pur di limitarci a considerare quanti di alta
frequenza, l'approccio di Einstein rimane valido anche partendo dalla
formula di Wien [interessante però notare che utilizzando la formula di
Planck non si perviene in alcun modo alla (*)];
2) l'equazione di stato della radiazione e.m. è differente, ed Einstein lo
sapeva bene, da quella valida per il gas perfetto e quindi
l'identificazione delle relazione (*) e (**) appare un po' forzata.
Conclusione: le motivazioni originarie che convinsero dapprincipio
Einstein della bontà dell'ipotesi quantistica vanno ricercate
(probabilmente) più nella propria elegante ed efficace spiegazione
dell'effetto fotoelettrico e nell'interpretazione radicale e innovativa
dei lavori di Planck sul corpo nero, che nella "giustificazione
termodinamica" non del tutto soddisfacente da egli presentata nel suo
celebre articolo.
Saluti,
Aleph      
 
 
 
-- 
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 presentata nel suo celebre articolo.
Certamente E. da' la dovuta importanza alle verifiche sperimentali, ma
resto del parere che la la "molla" sia stata invece quella teorica.
 
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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 Aleph
Ciao.
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Bruno Cocciaro
--- Li portammo sull'orlo del baratro e ordinammo loro di volare.
--- Resistevano. Volate, dicemmo. Continuavano a opporre resistenza.
--- Li spingemmo oltre il bordo. E volarono. (G. Apollinaire)

 resto del parere che la la "molla" sia stata invece quella teorica.
Mi pare difficile credere che E. si sia convinto della realtà dei "quanta"
unicamente sulla base delle motivazioni teoriche da lui esposte nel 1905,
poiché, come abbiamo visto (e mi pare che su questo punto concordi anche
tu), si trattava di teorizzazioni piuttosto parziali e incomplete.


 scientifico in termini tanto entusiastici.
...
E infatti ha colpito anche me. 
Dopodiché ho seguito attentamente il resto dell'esposizione di Segrè e ho
fatto un po' di conti e, devo dire, sono rimasto (per le motivazioni già
esposte) un po' deluso.
