STRUTTURA DELLA MATERIA
verifica del 06 dicembre 2001, corso del Prof. Reatto

1. Un laser da 2.4 W di potenza e 320 nm di lunghezza d'onda invia uno spot di luce monocromatica su un campione di calcio (potenziale di estrazione = 2.87 eV). Si calcoli:
   • a) l'energia cinetica massima e minima (in eV) degli elettroni fotoemessi;
   • b) il numero di fotoni incidente sul campione per unità di tempo;
   • c) la corrente elettronica (in A) circolante in un anodo di raccolta opportunamente piazzato che intercetti il 30% degli elettroni fotoemessi (collegato al campione tramite un circuito esterno), assumendo un'efficienza di fotoestrazione pari al 2.3%.
   • d) Dato il parametro reticolare a=5.58 Å del Ca, stabilire se, oltre alla fotoemissione, si ha diffrazione alla Bragg dei fotoni sui piani reticolari separati da una distanza d=a, ed in caso affermativo si determini l'angolo θ per il primo ordine.

2. Un ipotetico materiale assorbe il 100% della la radiazione che riceve nell'intervallo di lunghezze d'onda 550÷570 nm, e riflette perfettamente quella al di fuori di tale ``finestra''. Un opportuno sistema di termostati mantiene una sfera di 33 cm di diametro di tale materiale alla temperatura di 1700 K, al centro di un'altra sfera cava evacuata perfettamente assorbente su tutto lo spettro di lunghezze d'onda, mantenuta ad una temperatura di 1 K. Valutare la potenza totale trasmessa dalla sfera interna a quella esterna. Come varierebbe tale potenza se la sfera cava avesse un coefficiente di assorbimento α<1?

3. Radiazione di lunghezza d'onda λ = 0.53 Å subisce scattering Compton in grafite. La radiazione diffusa è osservata in direzione perpendicolare a quella di incidenza. Trovare
   • a) la lunghezza d'onda λ' della radiazione diffusa
   • b) l'energia cinetica dell'elettrone espulso;
   • c) la sua direzione di moto.

4. In uno spettro di emissione da idrogeno atomico viene isolato un picco a lunghezza d'onda λ= 656.47268 nm. Si determini:
   • a) a quale serie spettroscopica tale picco va assegnato;
   • b) i numeri quantici principali n ed n' degli stati iniziale e finale;
   • c) i momenti angolari totali j e j' degli stati iniziale e finale;
   • d) i momenti angolari orbitali l e l' degli stati iniziale e finale (nell'approssimazione di dipolo elettrico per l'interazione campi elettromagnetici-atomo).

   Si ricorda la correzione relativistica (moltiplicativa) alle auto-energie del potenziale coulombiano: [ 1+ ^α2/_n (¹/_j+1/2 - ³/_{4 n})].

Segue una lista di valori comunemente accettati per alcune costanti fisiche rilevanti: c=299792458 m/s, h=1.05457267· 10^-34 J s, e=1.60217733· 10^-19 C, e²/(4 ε₀) = 2.30707956· 10^-28 J m, m_e=9.1093897· 10^-31 Kg, m_p=1.6726231· 10^-27 Kg, k_B=1.380658· 10^-23 J/K, N_A=6.0221367· 10²³ mol^-1.

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