Svolgi i seguenti esercizi sul quaderno, mostrando i passaggi quando richiesti e motivando sempre brevemente le risposte. Usa h = 6,626·10⁻³⁴ J·s, c = 3·10⁸ m/s, massa dell'elettrone m_e = 9,11·10⁻³¹ kg e, dove serve, 1 eV = 1,6·10⁻¹⁹ J.
- Quale fenomeno NON è spiegabile con la fisica classica e ha contribuito alla nascita della fisica quantistica?
- A) La caduta libera di un grave
- B) L'effetto fotoelettrico
- C) Il moto dei pianeti attorno al Sole
- D) La dilatazione termica di una sbarra
- Secondo l'ipotesi di Planck, l'energia di un oscillatore atomico può assumere qualsiasi valore in modo continuo.
- Vero / Falso
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L'energia di un singolo fotone è data dalla relazione E = h·___, dove h è la costante di Planck.
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Associa ciascuno scienziato al contributo che diede alla nascita della fisica quantistica. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Max Planck | Interpretazione corpuscolare della luce nell'effetto fotoelettrico | | Albert Einstein | Ipotesi della natura ondulatoria della materia | | Louis de Broglie | Principio di indeterminazione su posizione e quantità di moto | | Werner Heisenberg | Quantizzazione dell'energia degli oscillatori |
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Calcola l'energia, in joule e in elettronvolt, di un fotone di radiazione ultravioletta avente frequenza f = 1,2·10¹⁵ Hz.
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In un esperimento di effetto fotoelettrico, raddoppiando l'intensità della luce incidente (a frequenza fissata sopra la soglia), che cosa accade?
- A) Raddoppia l'energia cinetica massima degli elettroni emessi
- B) Raddoppia il numero di elettroni emessi al secondo
- C) Raddoppia la frequenza di soglia del metallo
- D) Non viene emesso alcun elettrone
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Una superficie di potassio ha lavoro di estrazione W₀ = 2,2 eV. Determina la frequenza di soglia ν₀ e stabilisci se la luce blu di frequenza f = 6,5·10¹⁴ Hz può provocare l'effetto fotoelettrico.
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La lunghezza d'onda di de Broglie di un'automobile in movimento è così piccola da non poter essere rivelata sperimentalmente.
- Vero / Falso
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Il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che Δx · Δp ≥ h/(___ π).
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Calcola la lunghezza d'onda di de Broglie associata a un elettrone accelerato fino ad avere velocità v = 2,0·10⁶ m/s.
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Una particella ha posizione misurata con incertezza Δx molto piccola; come si comporta l'incertezza Δp sulla quantità di moto?
- A) Diventa anch'essa molto piccola
- B) Resta costante
- C) Diventa molto grande
- D) Si annulla esattamente
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Spiega in poche righe perché aumentare l'intensità di una luce di frequenza inferiore alla soglia non provoca comunque l'effetto fotoelettrico.
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Descrivi il dualismo onda-particella della luce e della materia, indicando esperimenti significativi che ne hanno dimostrato la validità.
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Un fotone ha lunghezza d'onda λ = 600 nm. Calcola la sua frequenza, la sua energia in joule e in elettronvolt.
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Perché diciamo che la fisica quantistica ha modificato profondamente il concetto classico di traiettoria di una particella? Argomenta la tua risposta facendo riferimento al principio di indeterminazione e al concetto di probabilità.