Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Μέτριο)

Μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] προσπίπτει στην επιφάνεια της καθόδου μιας φωτοηλεκτρικής διάταξης. Όταν η τάση μεταξύ ανόδου-καθόδου είναι θετική \[(V_{αν}-V_{καθ} > 0 ) \] τότε δεν παρατηρείται ρεύμα στο κύκλωμα του φωτοκύτταρου. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αυτό συμβαίνει:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Δέσμη ακτίνων Χ, μήκους κύματος \[λ\] πέφτουν σε στόχο από γραφίτη. Ένα φωτόνιό τους σκεδάζεται σε αρχικά ακίνητο ηλεκτρόνιο του στόχου και ανιχνεύεται σε διεύθυνση που σχηματίζει γωνία \[φ\] με την αρχική διεύθυνση διάδοσης των ακτίνων Χ. Στη σκέδαση αυτή το ηλεκτρόνιο αποκτά κινητική ενέργεια \[Κ_e = \frac{E}{4}\] όπου \[Ε\] η ενέργεια του προσπίπτοντος φωτονίου. Αν το \[λ\] είναι \[λ = \frac{3h}{2mc}\] όπου \[h\] η σταθερά του Planck, \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός τότε η γωνία \[φ\] είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η κλασική θεωρία δεν μπορούσε να εξηγήσει στη μελέτη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου:

Αν σ’ ένα σώμα ρίξουμε λευκό φως, αυτό έχει χρώμα μπλε. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αν στο σώμα ρίξουμε μονοχρωματική ακτινοβολία που το μήκος κύματός της ανήκει στην πράσινη περιοχή του ορατού φάσματος τότε το σώμα θα φαίνεται.

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της έντασης ανά μονάδα μήκους κύματος με το μήκος κύματος της θερμικής ακτινοβολίας μέλανος σώματος που βρίσκεται σε θερμοκρασία \[T_1\].

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στο φαινόμενο της σκέδασης Compton τα προσπίπτοντα και τα σκεδαζόμενα φωτόνια έχουν:

Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αφορούν την πειραματική μελέτη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου είναι σωστή;

Φωτόνιο των ακτίνων Χ έχει μήκος κύματος \[λ = \frac{h}{mc}\] και σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Η γωνία σκέδασης είναι \[φ=60^0\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το μήκος κύματος \[λ'\] του σκεδαζόμενου φωτονίου είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Δύο σωμάτια \[(1)\, , \, (2)\] που κινούνται με ταχύτητες πολύ μικρότερες της ταχύτητας του φωτός έχουν μάζες \[m_1\, ,\, m_2\] αντίστοιχα και κινητικές ενέργειες \[Κ_1\, ,\, Κ_2\] με \[Κ_2=4Κ_1\]. Αν για τα μήκη κύματος de Broglie ισχύει \[λ_2=\sqrt{2} λ_1\], τότε ο λόγος των μαζών των σωματίων \[\frac{m_1}{m_2}\] είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Ένα απ’ τα αποτελέσματα της φωτοηλεκτρικής εξίσωσης του Einstein που συμφωνεί και με τις πειραματικές μετρήσεις είναι ότι η τάση αποκοπής άρα και η μέγιστη κινητική ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων στη διάταξη της μελέτης του φωτοηλεκτρικού φαινομένου:

Η συνθήκη κανονικοποίησης επιβάλλεται:

Δύο πρωτόνια \[(1)\, ,\, (2)\] βάλλονται με μη σχετικιστική ταχύτητα μέσα στο ίδιο ομογενές μαγνητικό πεδίο και κάθετα στις δυναμικές γραμμές του. Τα πρωτόνια εκτελούν ομαλές κυκλικές κινήσεις ακτίνων \[R_1\, ,\, R_2\] με \[R_1 > R_2\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αν τα μήκη κύματος de Broglie των δύο πρωτονίων είναι \[λ_1 \, , \, λ_2\] τότε:

Φωτόνιο με ενέργεια \[Ε\] υφίσταται σκέδαση Compton με αρχικά πρακτικώς ακίνητο ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Η γωνία σκέδασης του φωτονίου είναι \[φ\]. Αν \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός στο κενό, η κινητική ενέργεια \[Κ_e\] που αποκτά το ανακρουόμενο ηλεκτρόνιο είναι:

Ηλεκτρόνιο βάλλεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο με ταχύτητα μέτρου \[υ≪c\] που η κατεύθυνσή της σχηματίζει γωνία \[φ\] με \[0 < φ < 180^0\] με τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη διάρκεια της κίνησης του ηλεκτρονίου το μήκος κύματος de Broglie που το συνοδεύει:

Μέλαν σώμα βρίσκεται σε θερμοκρασία \[Τ_1\] και η αιχμή της καμπύλης του διαγράμματος \[Ι(λ)=f(λ)\] αντιστοιχεί σε μήκος κύματος \[λ_1\]. Για να αυξηθεί το μήκος κύματος της αιχμής \[(λ_{max} )\] κατά \[80\, \%\] πρέπει η θερμοκρασία του μέλανος σώματος να αυξηθεί κατά:

Φορτισμένο σωματίδιο μάζας \[m\] και ταχύτητας \[υ\ll c\] βρίσκεται εγκλωβισμένο σε σφαίρα ακτίνας \[R\]. Η αβεβαιότητα θέσης του στον άξονα \[x' x\] που ταυτίζεται με τη διάμετρό του είναι \[Δx=2R\] όσο το μήκος της διαμέτρου αυτής. Τρεις επιστήμονες καταφέρνουν να μετρήσουν την ταχύτητα του σωματιδίου στον άξονα \[x' x\] και ταυτόχρονα τη θέση του. Ο επιστήμονας Α ισχυρίζεται ότι μέτρησε την ταχύτητα του σωματιδίου με αβεβαιότητα \[Δυ_Α=\frac{h}{6πRm}\], ο επιστήμονας Β ισχυρίζεται ότι μέτρησε την ταχύτητα του σωματιδίου με ακρίβεια \[Δυ_Β=\frac{h}{2πRm}\] ενώ ο Γ με ακρίβεια \[\frac{h}{8πRm}\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η κλασική θεωρία απέτυχε να ερμηνεύσει το φάσμα εκπομπής της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος γιατί:

Φορτισμένο σωματίδιο εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο με ταχύτητα μέτρου πολύ μικρότερου του μέτρου της ταχύτητας του φωτός. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Κατά την κυκλική κίνηση του σωματιδίου:

Σε δύο διαφορετικά μέταλλα \[(1)\, ,\, (2)\] προσπίπτουν μονοχρωματικές ακτινοβολίες και δημιουργείται φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Το έργο εξαγωγής του μετάλλου \[(1)\] είναι \[φ_1\] και του μετάλλου \[(2)\] είναι \[φ_2\] με \[φ_2 > φ_1\]. Στα παρακάτω σχήματα φαίνονται τα διαγράμματα της μέγιστης κινητικής ενέργειας των φωτοηλεκτρονίων τη στιγμή που εξέρχονται απ’ τα δύο μέταλλα σε συνάρτηση με τη συχνότητα των μονοχρωματικών ακτινοβολιών που πέφτουν σ’ αυτά σε κοινό σύστημα αξόνων.

Ένα διεγερμένο άτομο μπορεί να εκπέμψει ένα φωτόνιο οποιαδήποτε στιγμή στο χρονικό διάστημα από μηδέν μέχρι άπειρο. Ο μέσος χρόνος στον οποίο ένας μεγάλος αριθμός διεγερμένων ατόμων εκπέμπει ακτινοβολία είναι \[Δt\]. Το ελάχιστο εύρος της φασματικής γραμμής δίνεται από την σχέση

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται τα διαγράμματα της κινητικής ενέργειας των αποσπώμενων ηλεκτρονίων από δύο μέταλλα \[(1)\, ,\, (2)\] με τη συχνότητα της μονοχρωματικής ακτινοβολίας \[f\] στα μέταλλα αυτά. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Η υπόθεση de Broglie, ότι σε κάθε κινούμενο σώμα αντιστοιχεί ένα κύμα, δεν άργησε να επαληθευθεί. Το \[1927\], στην Αμερική, ένα πείραμα δείχνει ότι μία δέσμη ηλεκτρονίων που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα περιθλάται με τρόπο ανάλογο με αυτόν που περιθλάται μια δέσμη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Το πείραμα αυτό πραγματοποιήθηκε από τους

Μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] προσπίπτει κάθετα σε μια επίπεδη και τέλεια ανακλαστική επιφάνεια. Η ταχύτητα του φωτός είναι \[c\] και \[h\] είναι η σταθερά του Planck. Αν στην επιφάνεια πέφτουν \[10^{25}\, \frac{ φωτόνια}{sec}\] τότε το μέτρο της δύναμης που δέχεται η ανακλαστική επιφάνεια λόγω της πρόσπτωσης της ακτινοβολίας σ’ αυτήν είναι:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της τάσης αποκοπής στο κύκλωμα του φωτοκυττάρου σε συνάρτηση με τη συχνότητα της προσπίπτουσας μονοχρωματικής ακτινοβολίας στην κάθοδο του κυκλώματος. Η συχνότητα \[f_1\] είναι ίση με:

Στην επιφάνεια ενός μετάλλου προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f_1\] και ενέργειας κάθε φωτονίου \[E\]. Τα ηλεκτρόνια αποσπώνται απ’ την κάθοδο με κινητική ενέργεια \[K=20\%\, E\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το έργο εξαγωγής του μετάλλου είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας του μέλανος σώματος:

Μαθητής πειραματίστηκε με τη φωτοηλεκτρική διάταξη και με τις τιμές που συγκέντρωσε έκανε το παρακάτω διάγραμμα της έντασης του φωτορεύματος με τη διαφορά δυναμικού μεταξύ καθόδου-ανόδου όταν διατήρησε σταθερή τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Το διάγραμμα που έφτιαξε είναι σίγουρα λάθος γιατί: