Appello 1 07-08 colonna A

CORSO DI LAUREA IN OTTICA E OPTOMETRIA
Anno Accademico 2007-2008
CORSO di FISCA ED APPLICAZIONE DEI LASERS
Questionario del Primo appello della Sessione Estiva
NOME:
COGNOME:
MATRICOLA:
VOTO: ___/30
COSTANTI E VALORI NECESSARI ALLO SVOLGIMENTO;
-15
h=4,163 10
8
-31
eV*s ; c = 2,99 10 m/s ; me = 9,1 10
-10
Kg ; 1 Angstrom = 10
-19
m ; e = 1,6 10
C
Valo
re
Domanda
Risposte
1
La distribuzione spettrale della radiazione di un corpo nero dipende
Dalla temperatura del corpo
Dal materiale di cui il corpo e' costituito
Dalle dimensioni del corpo
1
Nell'effetto fotoelettrico, l'intensità della corrente massima dipende dall'intensità della
radiazione incidente con legge di proporzionalità
Inversa
Non dipende
Diretta
1
Uno dei postulati di Bohr è che gli atomi eccitati emettano luce con spettro di
frequenza
Continuo
A righe quantizzate
A bande permesse
X
1
L'energia cinetica massima degli elettroni emessi nell'effetto fotoelettrico dipende
dalla frequenza della luce incidente con legge
Lineare
Logaritmica
Non dipende
1
La lunghezza d'onda di de Broglie di un elettrone dipende
Dalla massa
Dalla quantità di moto
Dall'inverso della velocità
1
La distribuzione spettrale classica della radiazione di un corpo nero genera la
"catastrofe ultravioletta" in quanto
Implica uno spettro di frequenze emesse discreto
Implica una potenza emessa totale infinita
Implica una frequenza massima emessa limitata
1
Un microscopio elettronico che utilizza fasci di elettroni da 100KeV permette di
ottenere risoluzioni superiori a quelle di un microscopio ottico che funzioni con luce
visibile in quanto
Gli elettroni sono dotati di carica ed i fotoni no
La velocità degli elettroni è superiore a quella dei fotoni
La lunghezza d'onda degli elettroni e minore di quella dei fotoni
1
La minima energia di una particella confinata in un segmento di spazio lineare limitato
è
Nulla
Direttamente proporzionale alla lunghezza del segmento
Inversamente proporzionale al quadrato della lunghezza
1
Il valore medio, o valore di aspettazione, di una grandezza è il valore che assume:
Ogni singola misura della grandezza
La media dei valori di molte identiche misure ripetute
Un'ipotetica misura ideale non realizzabile sperimentalmente
1
Il principio di esclusione di Pauli impone che uno stesso stato quantistico non possa
essere occupato da più di:
Due particelle dotate di spin
Sei elettroni
Due particelle prive di spin
1
Un elettrone è descritto da un pacchetto d'onda. La velocità di propagazione della
particella è:
Uguale alla velocità di fase della funzione d'onda
Uguale alla velocità di gruppo della funzione d'onda
Uguale alla metà della velocità di gruppo della funzione d'onda
3
2
2
2
1
La configurazione fondamentale del carbonio è (1s 2s 2p ) ma nella molecola di
metano(CH4) da luogo a 4 legami con altrettanti atomi di idrogeno. Ciò avviene
1
L'energia minima di un oscillatore armonico quantistico vale
Perché uno stato eccitato da luogo ad ibridazioni sp
Per effetto del principio di esclusione di Pauli
Per rendere antisimmetriche le funzioni d'onda
0
h/2π
1/2
(h/2)*((K/µ) )/(2π)
1
La regola di selezione per transizioni fra stati vibrazionali di stati elettronici diversi è
∆ν qualsiasi
∆ν = 0
∆ν = 1
1
I livelli energetici delle rotazioni di una molecola biatomica sono quantizzati per effetto
Del principio di indeterminazione
Della quantizzazione del momento angolare
Del moto del baricentro della molecola
1
La regola di selezione per transizioni fra stati vibrazionali di uno stesso stato
elettronico è
∆ν qualsiasi
∆ν = 0
∆ν = 1
1
Il potenziale di contatto che si stabilisce fra metalli diversi posti fra di loro in contatto
dipende
Dal diverso momento angolare degli orbitali atomici ibridizzati
Dalle diverse energie di legame degli elettroni al livello di Fermi
Dal diverso tempo di vita media degli stati eccitati del solido
1
Alla temperatura T=0 °K l'occupazione degli stati di elettrone libero in un solido è:
2 sino al livello di Fermi, 0 per tutti gli altri stati
2 sino a 80% del livello di Fermi, 0 sopra l'energia di Fermi
Decrescente esponenzialmente al crescere dell'energia
1
Per effetto del principio di Pauli, uno stato atomico caratterizzato dai numeri quantici
n=3 ed l=2 può essere occupato da un numero di elettroni massimo pari a
10
2
6
1
Le regole di selezione di dipolo per l'assorbimento di fotoni da parte di un atomo
prevedono che la differenza fra il numero quantico angolare l dello stato finale e dello
stato iniziale possa valere
-1
0
2
1
In un atomo il numero totale di possibili stati elettronici con numero quantico
principale n=2 è
12
6
8
1
Lo stato di un elettrone atomico è caratterizzato dal numero quantico di momento
angolare l=1, valori possibili per i numeri quantici n ed m sono:
n=0, m=1
n=1, m=0
n=3, m=2
1
Il modulo del momento angolare L di un elettrone legato in uno stato con numero
quantico angolare l=1 vale
1
La funzione d'onda di un elettrone limitato in una zona di spazio da barriere di
potenziale di altezza finita decresce esponenzialmente
Mai
Nella zona di spazio compresa fra le barriere
Al di fuori della zona di spazio compresa fra le barriere
2
L'energia minima per un elettrone libero e confinato all'interno di un solido vale E0.
Se nel solido gli elettroni liberi sono N l'energia di Fermi vale:
N *E0
2
(N/2) *E0
(N/2)*E0
2
L'energia di legame dello stato 1s dell'idrogeno è -13.6 eV rispetto al livello di vuoto.
La lunghezza d'onda minima della radiazione elettromagnetica emessa nel processo
di decadimento di un atomo di idrogeno eccitato vale quindi:
915 nm
915 Angstroms
9.15 Angstroms
2
Se lo stato eccitato di un atomo ha una vita media di 10 s, il processo di
decadimento spontaneo verso lo stato fondamentale genererà fotoni la cui energia
avrà un'incertezza il cui scarto quadratico medio è :
1
h/2π
1,41*h/2π
2
-14
0 eV
maggiore o uguale a 32.9 meV
minore o uguale a 3.3 eV
2
La funzione d'onda unidimensionale Φ(x) di una particella è costante e diversa da 0
per x compreso fra 0 e 10 nm, 0 per qualsiasi altro valore di x. La probabilità di
trovare detta particella nel segmento compreso fra x= 5 nm e x= 7 nm vale:
0,20
0,10
1,20
2
Il lavoro di estrazione del tungsteno è 4.58eV. Utilizzando luce di lunghezza d'onda di
200 nm per eseguire un esperimento di fotoemissione da questo materiale, si troverà
che il potenziale di arresto dei fotoelettroni vale:
1,6 V
160 V
26 mV
2
Un elettrone ha lunghezza d'onda di de Broglie di 200nm e quindi la sua energia
cinetica vale
1,1 KeV
38,1 µeV
38,1 meV
NOTA La somma totale dei punti delle risposte è 36. Il punteggio da assegnare al questionario verrà determinato sommando il valore delle risposte
esatte e sottraendo 1/3 del valore per quelle sbagliate.