Un percorso storico–didattico alle origini della fisica quantistica. Max Planck, la radiazione di corpo nero e l’ipotesi quantistica. Parte IV. La formula di Planck

The fourth and final part of a historical-didactic path about the origins of quantum physics, proposed on the occasion of the centenary of the Nobel Prize to Max Planck, is presented. For didactic objectives, in part I some methodological indications, the critical points of the black body model and an alternative method of derivation of the Planck constant were highlighted; in parts II and III we proposed two laboratory experiences and suggested two starting points to verify the ‘Stefan-Boltzmann law’ and deduce the ‘Wien displacement law’. Continuing the story and historical analysis of the laws of ‘thermal radiation’ already undertaken in parts II and III for the period 1859-1899, we will dwell in the latter part on the genesis of the ‘Planck formula’ and the quantum hypothesis. We will analyze in particular the three phases of Planck's path towards the formulation of the black body law: the electromagnetic step, the thermodynamic step and the statistical step.

Viene presentata la quarta e conclusiva parte di un percorso storico-didattico alle origini della fisica quantistica proposto in occasione del centenario del premio Nobel a Max Planck, pubblicato su questa rivista. Per obiettivi didattici, nella parte I sono state evidenziate alcune indicazioni metodologiche, le criticità del modello di corpo nero e un metodo alternativo di derivazione della costante di Planck; nelle parti II e III abbiamo proposto due esperienze di laboratorio e suggerito due spunti didattici per verificare la ‘legge di Stefan-Boltzmann’ e dedurre la ‘legge dello spostamento di Wien’. Proseguendo il racconto e l’analisi storica delle leggi della ‘radiazione termica’ già intrapresi nelle parti II e III per il periodo 1859-1899, ci soffermeremo in quest’ultima parte sulla genesi della ‘formula di Planck’ e dell’ipotesi quantistica. Analizzeremo in particolare le tre fasi del percorso di Planck verso la formulazione della legge del corpo nero: il passo di carattere elettromagnetico, il passo di carattere termodinamico ed il passo di carattere statistico.