Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Μέτριο)

Αν μια μονοχρωματική ακτίνα με μήκος κύματος \[λ_0\] προσπέσει στη μεταλλική κάθοδο, τότε τα αποσπώμενα ηλεκτρόνια έχουν κινητική ενέργεια ίση με το μηδέν. Αν στην ίδια κάθοδο προσπέσει άλλη μονοχρωματική ακτινοβολία με μήκος κύματος \[\frac{λ_0}{5}\] τότε τα αποσπώμενα φωτοηλεκτρόνια θα έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια \[K\]. Ο λόγος \[\frac{K}{φ}\] όπου \[φ\] είναι το έργο εξαγωγής του μετάλλου της καθόδου ισούται με:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Όταν ένα σωματίδιο αντιπροσωπεύεται από μόνο ένα αρμονικό κύμα μήκους κύματος που διαδίδεται στη διεύθυνση του άξονα \[x' x\]:

Σε μια φωτοηλεκτρική διάταξη πέφτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] και τα ηλεκτρόνια εξέρχονται απ’ την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα. Τριπλασιάζω την ένταση της προσπίπτουσας μονοχρωματικής χωρίς να μεταβάλω τον αριθμό των φωτονίων που πέφτουν στην κάθοδο στη μονάδα του χρόνου. Αν το έργο εξαγωγής του μετάλλου είναι \[φ\], η μέγιστη κινητική ενέργεια που έχουν τα εξερχόμενα φωτοηλεκτρόνια απ’ την κάθοδο είναι \[K\] που ισούται με:

Η κβάντωση δεν είναι μόνο φαινόμενο της κβαντικής Φυσικής. Υπάρχουν κβαντισμένες ποσότητες ακόμα και στην κλασική Φυσική. Ποια από τις παρακάτω ποσότητες παίρνει διακριτές τιμές σύμφωνα με την κλασική φυσική:

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

Δύο μελανά σώματα \[(1)\, , \, (2)\] εκπέμπουν θερμική ακτινοβολία που φαίνεται στο ανθρώπινο μάτι να έχει μπλε χρώμα απ’ το \[(2)\] και κόκκινο χρώμα απ’ το \[(1)\]. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή;

Με βάση ποιον από τους παρακάτω ισχυρισμούς μπορεί να ερμηνευτούν τα χρώματα που βλέπουμε τα αντικείμενα γύρω μας:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Το εμβαδόν που περικλείει το διάγραμμα της έντασης ανά μονάδα μήκους κύματος Ι(λ) με το μήκος κύματος λ θερμικής ακτινοβολίας του μέλανος σώματος:

Στην κίνηση ενός φορτισμένου σωματίου μέσα σ’ ένα ομογενές μαγνητικό πεδίο με μη σχετικιστική ταχύτητα που είναι κάθετη στις δυναμικές γραμμές του πεδίου δεν μεταβάλλεται:

Φωτόνιο ορμής μέτρου \[p_1\] σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο με γωνία σκέδασης \[φ\] και το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματός του είναι \[4\, \%\]. Δεύτερο φωτόνιο ορμής μέτρου \[p_2=\frac{p_1}{2}\] σκεδάζεται επίσης με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο υπό ίδια γωνία σκέδασης \[φ\]. Το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος του \[2^{ου}\] φωτονίου είναι:

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

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα της φωτοηλεκτρικής διάταξης, η μέγιστη κινητική ενέργεια των αποσπώμενων ηλεκτρονίων εξαρτάται:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται τα διαγράμματα της κινητικής ενέργειας των εξερχόμενων φωτοηλεκτρονίων από δύο διαφορετικές καθόδους \[(1)\, ,\, (2)\] σε συνάρτηση με τη συχνότητα μιας μονοχρωματικής ακτινοβολίας που προσπίπτει στη μεταλλική επιφάνειά τους. Αν και στις δύο καθόδους ρίξουμε μονοχρωματική ακτινοβολία ίδιας συχνότητας \[f' > 3f_1\] τότε τα εξερχόμενα ηλεκτρόνια απ’ την κάθοδο \[(1)\] έχουν κινητική ενέργεια \[K_1\] ενώ τα εξερχόμενα ηλεκτρόνια απ’ την κάθοδο \[(2)\] θα έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια \[K_2\] ίση με:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη φωτοηλεκτρική διάταξη του παρακάτω σχήματος προσπίπτει στην κάθοδο μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[ f ≥ f _0\].

Δύο φορτισμένα σωμάτια \[(1)\, ,\, (2)\] έχουν ίσες μάζες \[m_1=m_2\], φορτία \[q_1\, ,\, q_2\] με \[q_1=2q_2\]. Τα φορτία επιταχύνονται απ’ την ηρεμία υπό τάσεις \[V_1\, ,\, V_2\] με \[V_1=4V_2\]. Μετά την επιτάχυνσή τους οι ταχύτητές τους είναι μη σχετικιστικές. Ο λόγος των μηκών κύματος de Broglie για τα δύο αυτά σωμάτια \[\frac{λ_1}{λ_2}\] είναι:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η μεταβολή του ρεύματος σε μια φωτοηλεκτρική διάταξη σε συνάρτηση με την τάση μεταξύ ανόδου-καθόδου. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ένα ηλεκτρόνιο, ένα σωμάτιο άλφα και ένα νετρόνιο \[(m_e < m_n < m_α )\] κινούνται με ταχύτητες αρκετά μικρότερες από την ταχύτητα του φωτός και έχουν την ίδια κινητική ενέργεια. Επιλέξτε την σωστή απάντηση. Το μήκος κύματος de Broglie θα είναι

Δύο φορτισμένα σωματίδια \[(1)\, ,\, (2)\] με φορτία \[q_1\, ,\, q_2\] αντίστοιχα με \[|q_2 |=4|q_1 |\] εκτελούν ομαλές κυκλικές κινήσεις υπό την επίδραση μόνο της δύναμης Lorentz μέσα στο ίδιο ομογενές πεδίο με ταχύτητες μέτρων \[υ_1, υ_2\] πολύ μικρότερων απ’ το μέτρο της ταχύτητας του φωτός. Τα μέτρα των στροφορμών των δύο σωματιδίων ως προς άξονες κάθετους στο επίπεδο της κυκλικής τους τροχιάς που διέρχονται απ’ τα κέντρα τους είναι ίσα \[(L_1=L_2 )\]. Για τα μήκη κύματος de Broglie ισχύει:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Το φυσικό εύρος συχνοτήτων μιας φασματικής γραμμής που δημιουργείται από την αποδιέγερση ενός ατόμου από μια διεγερμένη κατάσταση στη θεμελιώδη με ένα άλμα:

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Όταν μονοχρωματική ακτινοβολία πέσει πάνω σε μια μεταλλική επιφάνεια τότε θα εκπεμφθούν απ’ αυτήν ηλεκτρόνια:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της έντασης ανά μονάδα μήκους κύματος \[I(λ)\] της ακτινοβολίας μέλανος σώματος με το μήκος κύματος \[λ\] για δύο διαφορετικές θερμοκρασίες του \[Τ_1\, , \, Τ_2\]. Αν ένα ταλαντούμενο άτομο του μέλανος σώματος εκπέμπει ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ_1\], τότε το κβάντο της ενέργειάς του είναι \[1,2\] φορές μεγαλύτερο απ’ το κβάντο της ενέργειας ενός ταλαντούμενου ατόμου που εκπέμπει ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ_2\]. Για τις θερμοκρασίες \[Τ_1\, ,\, Τ_2\] ισχύει:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το φαινόμενο Compton είναι:

Σύμφωνα με την υπόθεση de Broglie σε κάθε κινούμενο σώμα αντιστοιχεί ένα κύμα. Ο λόγος που δεν έχει εφαρμογή στα φαινόμενα καθημερινής ζωής είναι επειδή

Σε μια κάθοδο πέφτει μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ\] και τότε τα φωτοηλεκτρόνια εκπέμπονται απ’ την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Αν αυξήσω ελάχιστα το μήκος κύματος της προσπίπτουσας μονοχρωματικής τότε:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται τα διαγράμματα σε κοινό σύστημα αξόνων της τάσης αποκοπής σε δύο διαφορετικές φωτοηλεκτρικές διατάξεις \[(1)\, ,\, (2)\] σε συνάρτηση με τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στις καθόδους τους. Για τις γωνίες \[θ_1\, ,\, θ_2\] των δύο διαγραμμάτων ισχύει:

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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη σκέδαση Compton το προσπίπτον φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ\] και το σκεδαζόμενο \[λ'\] ενώ η γωνία σκέδασης είναι \[φ\]. Η μεταβολή του μήκους κύματος \[λ-λ'\]:

Στην κάθοδο της φωτοηλεκτρικής διάταξης πέφτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] και η γραφική παράσταση της έντασης του φωτορεύματος με την τάση μεταξύ καθόδου-ανόδου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η συχνότητα κατωφλίου του μετάλλου της καθόδου είναι \[f_0\]. Η συχνότητα \[f\] της προσπίπτουσας μονοχρωματικής είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Σύμφωνα με τη θεωρία του Einstein:

Δέσμη μονοχρωματικών ακτίνων Χ μήκους κύματος \[λ\] προσκρούει σε στόχο από άνθρακα και ένα φωτόνιό της σκεδάζεται υπό γωνία σκέδασης \[60^0\] και αποκτά μήκος κύματος \[λ_1\]. Ένα δεύτερο φωτόνιό της σκεδάζεται υπό γωνία σκέδασης \[90^0\] και αποκτά μήκος κύματος \[λ_2\] ενώ ένα τρίτο μετά τη σκέδασή του αποκτά το μέγιστο δυνατό μήκος κύματός του \[λ_3\]. Η διαφορά των μηκών κύματος \[λ_2-λ_1\] είναι: