Svolgi i seguenti esercizi sul quaderno, motivando ogni risposta con i passaggi essenziali. Quando servono dati numerici, usa h = 6,63·10⁻³⁴ J·s, c = 3,00·10⁸ m/s, carica elementare e = 1,60·10⁻¹⁹ C, massa dell'elettrone m = 9,11·10⁻³¹ kg. Esprimi le energie sia in joule sia in elettronvolt quando richiesto.
- Secondo l'ipotesi di Planck, l'energia di un quanto di radiazione di frequenza f vale:
- A) E = h/f
- B) E = h·f
- C) E = h·f²
- D) E = f/h
- Nell'effetto fotoelettrico, aumentando solo l'intensità della luce incidente (mantenendo invariata la frequenza) si può sempre provocare l'emissione di elettroni, anche al di sotto della frequenza di soglia.
- Vero / Falso
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La lunghezza d'onda associata a una particella di quantità di moto p, secondo de Broglie, è data dalla relazione λ = ___ .
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Associa ogni scienziato al contributo storico per cui è ricordato nella nascita della fisica quantistica. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Max Planck | Interpretazione corpuscolare dell'effetto fotoelettrico (1905) | | Albert Einstein | Dualismo onda-particella esteso alla materia (1924) | | Louis de Broglie | Principio di indeterminazione (1927) | | Werner Heisenberg | Ipotesi della quantizzazione dell'energia (1900) |
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Una superficie di sodio ha un lavoro di estrazione W = 2,28 eV. Viene illuminata con luce ultravioletta di lunghezza d'onda λ = 300 nm. Determina: (a) l'energia di un fotone in eV; (b) l'energia cinetica massima degli elettroni emessi in eV; (c) la frequenza di soglia del sodio.
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Spiega in 4-5 righe perché l'esperimento della doppia fenditura eseguito con singoli elettroni dimostra il dualismo onda-particella.
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Un protone (massa 1,67·10⁻²⁷ kg) si muove con velocità v = 5,0·10⁵ m/s. Calcola la sua lunghezza d'onda di de Broglie e commenta se gli effetti quantistici sono rilevanti per descriverne il moto in un acceleratore con strutture di dimensione tipica 10⁻¹⁰ m.
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Discuti il significato fisico del principio di indeterminazione di Heisenberg, distinguendolo da un semplice limite tecnologico degli strumenti di misura, e spiega perché esso impone un superamento del concetto classico di traiettoria.