Svolgi i seguenti esercizi sul quaderno, mostrando sempre i passaggi e le unità di misura. Quando il problema richiede un calcolo, usa c = 3 · 10⁸ m/s, h = 6,63 · 10⁻³⁴ J·s ed ε₀ = 8,85 · 10⁻¹² F/m, salvo diversa indicazione.
- Chi pose le basi teoriche dell'esistenza delle onde elettromagnetiche, prevedendole come conseguenza delle equazioni del campo?
- A) Heinrich Hertz
- B) James Clerk Maxwell
- C) Michael Faraday
- D) Albert Einstein
- Le onde elettromagnetiche sono onde longitudinali, perché i campi E e B oscillano nella stessa direzione di propagazione.
- Vero / Falso
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Nel vuoto le onde elettromagnetiche si propagano tutte alla stessa velocità, indicata con la lettera c e pari a circa ___ m/s.
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In un'onda elettromagnetica piana, il campo magnetico B è:
- A) parallelo al campo elettrico E e alla direzione di propagazione
- B) perpendicolare al campo elettrico E ma parallelo alla direzione di propagazione
- C) perpendicolare sia al campo elettrico E sia alla direzione di propagazione
- D) orientato a 45° rispetto al campo elettrico E
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Una stazione radio FM trasmette a una frequenza di 102 MHz. Calcola la lunghezza d'onda nel vuoto e indica a quale banda dello spettro appartiene.
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Associa ciascuna regione dello spettro elettromagnetico al suo ordine di grandezza tipico della lunghezza d'onda. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Onde radio | da millimetri a decimetri | | Microonde | centinaia di nanometri | | Luce visibile | da picometri a nanometri | | Raggi X | da metri a chilometri |
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L'energia di un fotone è direttamente proporzionale alla sua frequenza, secondo la relazione E = h · f.
- Vero / Falso
- Quale tra le seguenti radiazioni ha lunghezza d'onda maggiore?
- A) Raggi gamma
- B) Raggi ultravioletti
- C) Luce visibile rossa
- D) Microonde
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La luce visibile occupa la fascia di lunghezze d'onda compresa, indicativamente, tra 400 nm (violetto) e ___ nm (rosso).
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In un'onda elettromagnetica piana l'ampiezza del campo elettrico è E₀ = 240 V/m. Determina l'ampiezza del campo magnetico B₀.
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Spiega in poche righe perché una carica che si muove di moto rettilineo uniforme non emette onde elettromagnetiche, mentre una carica accelerata sì.
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Una sorgente puntiforme di onde elettromagnetiche raddoppia la sua distanza dall'osservatore. L'intensità ricevuta:
- A) raddoppia
- B) resta uguale
- C) si dimezza
- D) diventa un quarto
- Il forno a microonde scalda i cibi perché le sue onde ionizzano gli atomi delle molecole d'acqua.
- Vero / Falso
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Un fotone della luce verde ha lunghezza d'onda λ = 550 nm. Calcola la sua frequenza e la sua energia in joule e in elettronvolt (1 eV = 1,6 · 10⁻¹⁹ J).
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L'intensità di un'onda elettromagnetica piana è proporzionale al ___ del campo elettrico massimo E₀.
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Descrivi lo spettro elettromagnetico spiegando, per ciascuna delle principali regioni, una sorgente tipica e un'applicazione pratica.
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La relazione che lega velocità c, lunghezza d'onda λ e frequenza f di un'onda elettromagnetica nel vuoto è:
- A) c = λ + f
- B) c = λ · f
- C) c = λ / f
- D) c = f / λ
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Associa ogni fenomeno alla regione dello spettro elettromagnetico che lo rende possibile. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Riscaldamento dei cibi nel forno a microonde | Infrarosso | | Telecomando del televisore | Raggi X | | Radiografia delle ossa | Microonde a 2,4 GHz | | Trasmissione del segnale Wi-Fi | Ultravioletto | | Abbronzatura della pelle | Microonde |
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Le onde elettromagnetiche, a differenza di quelle sonore, possono propagarsi anche nel vuoto.
- Vero / Falso
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Spiega che cosa si intende per polarizzazione di un'onda elettromagnetica e perché un filtro Polaroid riduce i riflessi sull'acqua o sul cofano di un'auto.
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In un punto dello spazio l'ampiezza del campo elettrico di un'onda piana vale E₀ = 60 V/m. Calcola l'intensità media trasportata dall'onda, usando I = (1/2) · ε₀ · c · E₀² con ε₀ = 8,85 · 10⁻¹² F/m.
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Quale fenomeno mette in evidenza in modo netto la natura corpuscolare della luce?
- A) L'interferenza di Young con due fenditure
- B) La diffrazione attraverso un foro
- C) L'effetto fotoelettrico
- D) La riflessione su uno specchio piano
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Il dualismo onda-corpuscolo afferma che la luce si comporta come onda quando si propaga e come insieme di particelle, dette ___, quando interagisce con la materia.
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Un satellite GPS in orbita a 20200 km dalla superficie terrestre invia un segnale a 1,575 GHz. Calcola: (a) la lunghezza d'onda del segnale; (b) il tempo che il segnale impiega a raggiungere il ricevitore al suolo, assumendo una traiettoria rettilinea e velocità c.