Practice physics class test — Year 5: quantum physics.
15 questions drawn at random from a bank of 25, on the block of the programme your teacher is finishing: every attempt is a different test. No penalty for wrong answers, so answer even if you are not sure. At the end you receive by email the correct answer to every question and your weak topics — with an account you see them straight away here on the page. The step-by-step solution unlocks with your first lesson.
A class test is the written test an Italian high-school class sits after each block of the programme; this practice version is multiple choice.
Test in ItalianThe questions of this simulator are in Italian, as in the real exam.
Programme covered by the test
- Blackbody, Wien’s law and the Stefan-Boltzmann law
- Planck’s hypothesis and quanta of energy
- The photoelectric effect: threshold frequency and work function
- Stopping potential and maximum kinetic energy
- The photon: energy, momentum and zero mass
- The Compton effect
- Line spectra and the Bohr model of hydrogen
- De Broglie waves and the uncertainty principle
Two worked examples from the test
Alla fine dell'Ottocento la fisica classica provò a calcolare come si distribuisce, fra le varie lunghezze d'onda, l'energia emessa da un corpo nero a temperatura fissata. Il risultato non si accordava con le misure, e il disaccordo prese il nome di catastrofe ultravioletta.
In che cosa consiste esattamente il disaccordo?
Solution
Lo spettro misurato di un corpo nero ha la forma di una campana: parte da zero alle grandi lunghezze d'onda, sale fino a un massimo (individuato dalla legge di Wien) e torna a zero verso l'ultravioletto.
Il calcolo classico, che assegna la stessa energia media a ciascun modo di oscillazione della radiazione, dà invece un'intensità che diverge al diminuire di : da qui il nome «catastrofe ultravioletta».
Il disaccordo è dalla parte delle piccole lunghezze d'onda, cioè delle alte frequenze. Verso l'infrarosso, invece, calcolo classico e misure si accordano bene.
Planck risolse il problema nel 1900 con l'ipotesi dei quanti: un oscillatore di frequenza può scambiare energia solo a pacchetti
Alle alte frequenze il pacchetto è grande, l'agitazione termica non riesce a «pagarlo» e quegli oscillatori restano quasi spenti: la curva ricade a zero, come nelle misure.
Lo spettro del corpo nero resta comunque continuo: le righe sono un altro fenomeno, quello degli atomi di un gas rarefatto.
Lo spettro di una stella, trattata come un corpo nero, ha il massimo di emissione a .
Quanto vale la temperatura della sua superficie? Usa la legge dello spostamento di Wien
Solution
Prima di tutto converto la lunghezza d'onda in metri, perché la costante di Wien è espressa in :
Ricavo la temperatura dalla legge di Wien:
L'ordine di grandezza è ragionevole: il Sole ha il massimo intorno a e una temperatura superficiale di circa , quindi una stella con il massimo un po' più spostato verso il rosso sta poco sotto.
Il valore è quello che si ottiene inserendo al posto di , cioè dimenticando la conversione da nanometri a metri: si sbaglia di un fattore .
Gli altri due nascono dal moltiplicare invece di dividere () e dall'invertire il rapporto ().
In the online practice test you will find 13 more questions like these; the correct answer to every question arrives by email.
Prefer paper? Download the test as a PDF (15 questions, 5 pages · 88 KB, ready to print). You receive the solutions by email after taking it online.
Download the PDFWhat a physics test on quantum physics looks like
Wien’s law applied to a spectrum, the photoelectric effect with threshold frequency, work function and stopping potential, the Compton effect, the Bohr levels for hydrogen and the de Broglie wavelength.
The mistake that costs the grade
In the photoelectric effect, thinking that raising the intensity of the light raises the energy of the electrons: it raises their number, the energy depends only on the frequency. It is the conceptual question that almost always appears, and the one on which most mistakes are made.
How to use this practice test
Take it once cold, without revising and with the timer on: it is there to show you where you stand, not to look good. Then look at your weak topics, revise only those — usually two or three, not the whole chapter — and retake it after a few days. The 15 questions are drawn from a bank of 25, so the second attempt is not the same test and the scores are genuinely comparable.
Is the score not enough?
See which topics lost you the most marks, then read the plan for the maturità from September — or we look at your results together: the diagnostic is free.