Fisica - Scuola secondaria di secondo grado La crisi della fisica classica Effetto fotoelettrico Energia cinetica massima dei fotoelettroni

Particelle e onde

20 esercizi

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Fisica

Un astronomo sta misurando la radiazione elettromagnetica emessa da due stelle, ciascuna delle quali può essere considerata come un perfetto corpo nero. L'astronomo inserisce i dati ricavati in un grafico nel quale rappresentare l'intensità della radiazione (per unità di lunghezza d'onda) in funzione della lunghezza d'onda.
Lo scienziato nota che la curva relativa alla stella A ha un massimo in corrispondenza di una lunghezza d'onda più piccola di quella relativa al massimo di intensità della stella B.
Cosa si può concludere circa la temperatura di superficie delle due stelle?

A: Non si hanno abbastanza informazioni per trarre conclusioni circa la temperatura di superficie.

B: La stella B ha una temperatura di superficie maggiore.

C: Essendo due corpi neri perfetti, le due stelle hanno la stessa temperatura di superficie.

D: La stella A ha una temperatura di superficie maggiore.

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Fisica

Consideriamo un certo numero di fotoni prodotti da un comune forno a microonde e da un apparecchio a raggi X usato dai dentisti. Quale tipo di fotone ha una frequenza maggiore, un'energia maggiore e una lunghezza maggiore?

A: D

B: C

C: E

D: A

E: B

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Fisica

Consideriamo due lampadine accese: la prima, da 90 W, emette una luce rossa; la seconda, da 60 W, una luce verde.
Quale delle due lampadine emette fotoni con maggiore energia?

A: La lampadina verde, perché il fotone "verde" ha un energia maggiore del fotone "rosso".

B: La lampadina rossa, perché emette più fotoni al secondo della lampadina verde.

C: La lampadina verde, perché emette più fotoni al secondo della lampadina rossa.

D: La lampadina rossa, perché il fotone "rosso" ha un'energia maggiore del fotone "verde".

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Un raggio di luce colpisce una superficie di metallo. Se la lunghezza d'onda dei fotoni incidenti diminuisce, l'energia cinetica massima dei fotoelettroni emessi dalla superficie:

A: diminuisce, perché il lavoro di estrazione del metallo è diventato più piccolo.

B: diminuisce, perché l'energia dei fotoni incidenti è diventata più piccola.

C: rimane la stessa, perché l'energia dei fotoni incidenti non cambia.

D: aumenta, perché il lavoro di estrazione del metallo è maggiore.

E: aumenta, perché l'energia dei fotoni incidenti è diventata più grande.

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Un laser emette un fascio di luce monocromatico (tutti i fotoni hanno la stessa frequenza). Quando il fascio laser colpisce la superficie di un metallo, un certo numero di fotoelettroni vengono espulsi dalla superficie.
Che cosa succede se il numero degli elettroni emessi al secondo dal laser raddoppia?

A: Si verificano le ipotesi A e C.

B: B) I fotoelettroni sono espulsi dalla superficie con la stessa energia cinetica massima.

C: Si verificano le ipotesi B e C.

D: A) I fotoelettroni sono espulsi dalla superficie con un'energia cinetica massima due volte più grande.

E: C) Il numero dei fotoelettroni espulsi ogni secondo raddoppia.

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La superficie di un piatto di metallo è illuminata da una luce con una certa frequenza.
Quale delle seguenti condizioni è determinante per stabilire se un certo numero di fotoelettroni vengono espulsi dal metallo?

1. Il numero dei fotoni emessi ogni secondo dalla sorgente luminosa.
2. Il tempo di accensione della luce.
3. La conducibilità termica del metallo.
4. L'area della superficie del metallo illuminata dalla luce.
5. Il tipo di metallo di cui è fatto il piatto.

A: 5

B: 1 e 2

C: 4

D: 2 e 3

E: 3 e 5

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Fisica

Il grafico mostra i risultati di un esperimento sull'effetto fotoelettrico condotto su un certo metallo.
I valori dell'energia cinetica massima K_max dei fotoelettroni espulsi vengono riportati in funzione della frequenza f della luce incidente.
Determina il lavoro di estrazione W₀ (J) del metallo.

W₀ = ________ x 10^-19 J

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Fisica

Il grafico mostra i risultati di un esperimento sull'effetto fotoelettrico condotto su un certo metallo al variare della frequenza della luce incidente. Consideriamo la radiazione incidente con una frequenza di 5,80 x 10¹⁴ Hz.
Quanto vale l'energia cinetica massima dei fotoelettroni?

K_max = ________ x 10^-20 J

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Fisica

Si può definire per il fotone la quantità di moto?

A: No, perché il fotone è un'onda e le onde non possiedono una quantità di moto.

B: Sì, la quantità di moto p del fotone è legata alla sua lunghezza d'onda λ dalla relazione p = h/λ, con h costante di Planck.

C: No, perché un fotone viaggia sempre alla velocità della luce e di conseguenza avrebbe una quantità di moto infinita.

D: Sì, la quantità di moto p del fotone è legata alla sua lunghezza d'onda λ dalla relazione p = hλ, con h costante di Planck.

E: No, perché il fotone non ha massa e la massa è una grandezza necessaria per definire la quantità di moto.

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Fisica

L'effetto Compton descrive:

A: la natura corpuscolare della luce.

B: l'onda associata a una particella come un'onda di probabilità.

C: la natura ondulatoria della luce.

D: l'espulsione dei fotoelettroni da un metallo colpito dalla luce.

E: il principio di indeterminazione di Heisenberg.

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Nell'effetto Compton, la lunghezza d'onda del fotone dopo l'urto è ________ lunghezza d'onda del fotone incidente.

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Fisica

Consideriamo un tipico evento descritto dall'effetto Compton. Un fotone caratteristico dei raggi X,
con una lunghezza d'onda di 0,35 nm, urta un elettrone inizialmente fermo.
Dopo la collisione, il fotone continua a viaggiare nella stessa direzione che aveva prima dell'urto.
Quanto vale la lunghezza d'onda λ' del fotone dopo la collisione?

λ' = ________ nm

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Fisica

Due particelle, A e B, hanno la stessa massa ma cariche elettriche diverse: la particella A ha una carica uguale a +q mentre la carica della particella B vale +2q.
Utilizzando la stessa differenza di potenziale, entrambe le particelle vengono accelerate da ferme.
Al termine dell'accelerazione, qual è la particella con la lunghezza d'onda di de Broglie più grande?

A: Le due particelle hanno la stessa lunghezza d'onda di de Broglie.

B: La particella B, perché ha una quantità di moto maggiore e quindi una lunghezza d'onda di de Broglie più grande.

C: La particella B, perché ha una quantità di moto minore e quindi un lunghezza d'onda di de Broglie maggiore.

D: La particella A, perché ha una quantità di moto minore e quindi un lunghezza d'onda di de Broglie maggiore.

E: La particella A, perché ha una quantità di moto maggiore e quindi una lunghezza d'onda di de Broglie più grande.

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Fisica

La figura mostra quattro situazioni nelle quali un protone sta attraversando una regione di spazio in cui è presente alternativamente un campo elettrico E o un campo magnetico B. In ognuna di queste situazioni, la lunghezza d'onda di de Broglie cresce, diminuisce o rimane costante?

A: 4

B: 3

C: 1

D: 2

E: 5

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Fisica

Una particella di massa m = 2,6 x 10^-28 kg parte da ferma e subisce un'accelerazione di 2,4 x 10⁷ m/s² per 5,0 s. Al termine di questa accelerazione, quanto vale la lunghezza di de Broglie della particella?

λ = ________ x 10^-14 m

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Fisica

Supponiamo di riuscire a misurare la quantità di moto di un elettrone con incredibile accuratezza (l'incertezza associata alla misura della quantità di moto è uguale a zero). L'incertezza associata alla misura simultanea della posizione dell'elettrone:

A: è infinitamente grande.

B: è anch'essa uguale a zero.

C: ha un valore finito, compreso tra zero e infinito.

D: non può essere definita, perché non è possibile effettuare per un elettrone una misura simultanea della quantità di moto e della posizione.

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Fisica

Il principio di indeterminazione dell'energia e del tempo.
Il ________ delle ________ nell'energia ΔE di una particella in un certo stato e nell'intervallo di tempo Δt durante il quale la particella rimane in quello stato è ________ o uguale a h/4π. Quindi l'indeterminazione nell'energia di un certo stato è tanto ________ quanto più ________ la particella si mantiene in tale stato.

Posizionamento

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Fisica

L'effetto fotoelettrico rappresenta l'evidenza sperimentale:

A: della quantizzazione energetica dei fotoni.

B: della natura corpuscolare della luce.

C: della natura ondulatoria della luce.

D: del principio di indeterminazione di Heisenberg.

E: del fallimento del modello a onde elettromagnetiche nell'interazione con la materia.

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Fisica

Un fotone si muove alla velocità della luce nel vuoto e non può mai essere ________. L'energia di un fotone è interamente ________, visto che è privo di ________ e di energia ________. Dal momento che un fotone ha energia, esso è in grado di estrarre un ________ dalla superficie di un metallo quando interagisce con esso.

Posizionamento

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Fisica

Le onde associate con le ________ sono onde di probabilità, il cui valore in un determinato punto dello spazio fornisce un'indicazione della ________ di trovare la particella in tale punto. Nel caso delle onde associate alle particelle la probabilità è ________ al quadrato del ________ di una grandezza Ψ che viene chiamata ________ d'onda della particella.

Posizionamento

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