CONOSCENZE

• Il concetto di misura in meccanica quantistica
• Determinismo classico e determinismo quantistico
• Il principio di indeterminazione di Heisenberg
• L’effetto tunnel come conseguenza del principio di indeterminazione

COMPETENZE

• Distinguere determinismo classico e determinismo in senso quantistico
• Esporre la duplice natura della luce e della materia
• Risolvere semplici problemi applicando il principio di indeterminazione

LEZIONE BREVE

100 minuti (lezione, esercizi e quick test)

LEZIONE COMPLETA

160 minuti

• Prerequisiti di fisica: concetti di base della quantizzazione della radiazione elettromagnetica; la dualità onda-corpuscolo; concetti di base di meccanica ondulatoria, in particolare funzione d’onda.

IN DIGITALE

• Il videotutorial “Effetto fotoelettrico”

NEL LIBRO DI TESTO

• I paragrafi dedicati alla duplice natura della luce
• I paragrafi dedicati alla meccanica ondulatoria

IN DIGITALE

• La presentazione sul dualismo di luce e materia e sul principio di indeterminazione
• Il video “Il principio di indeterminazione”
• Il video “Werner Karl Heisenberg – biografia in pillole”

NEL LIBRO DI TESTO

• I paragrafi dedicati alla duplice natura della luce e della materia
• I paragrafi dedicati alla misura in meccanica quantistica e al determinismo in senso probabilistico
• I paragrafi dedicati al principio di indeterminazione di Heisenberg
• I paragrafi dedicati all’effetto tunnel

IN DIGITALE

• Il videotutorial “Principio di indeterminazione”

NEL LIBRO DI TESTO

• Gli esercizi risolti e proposti nel libro di testo

IN DIGITALE

• Il video “Principio di indeterminazione” di PoliMI (Politecnico di Milano, Open knowledge).
• Il video “Che cos’è il Principio di Indeterminazione di Heisenberg?” di TED-Ed (attivare i sottotitoli).
• La simulazione PhET “Effetto tunnel quantistico e pacchetti d’onda” per variare i parametri e visualizzare l’effetto tunnel.

ELABORATO

• La classe fa una ricerca sull’effetto tunnel, un effetto quanto-meccanico che è conseguenza del principio di indeterminazione.
• La classe si divide in 4 gruppi. Ogni gruppo approfondisce un fenomeno fisico o un’applicazione tecnologica che avviene a livello microscopico e che trova spiegazione con l’effetto tunnel: decadimento α, fusione nucleare nelle stelle, giunzione Josephson, microscopio a effetto tunnel.
• Ogni gruppo prepara una presentazione da mostrare al resto della classe.

SPUNTI

• Il lavoro può essere realizzato in classe oppure a distanza.
• Si possono incoraggiare gli studenti a esporre la ricerca realizzando prodotti digitali diversi rispetto alla presentazione: per esempio un podcast o un breve video.