Prova di maturità #4

L’effetto fotoelettrico rimase per lunghi anni un mistero fino alla scoperta delle sue leggi da parte di Albert Einstein e le attività sperimentali di Robert Andrews Millikan. Nel 1905, Einstein riuscì a fornire un’interpretazione del fenomeno introducendo il concetto di fotone, la cui esistenza fu poi confermata dalla scoperta dell’effetto Compton nel 1923. Einstein, Millikan e Compton ebbero il premio Nobel per la fisica rispettivamente negli anni 1921, 1923 e 1927.
Il candidato:
1. scriva e commenti le leggi fisiche dell’effetto fotoelettrico, descriva il fenomeno e proponga un esempio di applicazione tecnologica;
2. spieghi perché non è stato possibile interpretare l’effetto fotoelettrico utilizzando le caratteristiche di un’onda elettromagnetica;
3. descriva somiglianze e differenze tra il fotone di Einstein e il quanto di energia proposto da Planck nella radiazione del corpo nero;
4. descriva l’effetto Compton e commenti la formula:

(1)
\begin{align} \lambda' - \lambda = \frac{h}{m_0 c} (1 - \cos \Theta) \end{align}

che mette in relazione le grandezze fisiche interessate;
5. calcoli l’angolo di diffusione di un fotone che, avendo un’energia iniziale di 0,8 MeV, ne perde un terzo per effetto Compton:
($h = 6,63 \cdot 10€^{-34} J \cdot s$ , $m_0 = 9,11 \cdot 10^{-€31} kg$, $c = 3,00 \cdot 10^8 m/s$)