Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Μέτριο)

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:

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:

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 κλίση του διαγράμματος είναι αριθμητικά ίση με:

Στα παρακάτω διαγράμματα φαίνεται η μέγιστη κινητική ενέργεια των εξερχόμενων ηλεκτρονίων από δύο καθόδους \[(1)\, ,\, (2)\] που έχουν επίστρωση από διαφορετικά μέταλλα σε συνάρτηση με τη συχνότητα \[f\] των μονοχρωματικών ακτίνων που πέφτουν στις επιστρώσεις αυτές. Γνωρίζουμε ότι το έργο εξαγωγής του βαρίου είναι \[2,5\, eV\] και ότι η κάθοδος \[(1)\] έχει επίστρωση από βάριο. Αν στις δύο παραπάνω καθόδους ρίξουμε μονοχρωματική ακτινοβολία ίδιας συχνότητας \[f_3=2f_1\] όπως φαίνεται απ’ το διάγραμμα, η μέγιστη κινητική ενέργεια των εξερχόμενων ηλεκτρονίων απ’ την κάθοδο \[(2)\] είναι \[0,5\, eV\], τότε η μέγιστη κινητική ενέργεια \[K_1\] των εξερχόμενων απ’ την κάθοδο \[(1)\] είναι:

Στο παρακάτω διάγραμμα της τάσης αποκοπής με τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στην κάθοδο μιας φωτοηλεκτρικής διάταξης έχουν φτιαχτεί με πειραματικές μετρήσεις και με σφάλμα μικρότερο του \[0,5\, \%\]. Με βάση τις δοθείσες τιμές του διαγράμματος η εξίσωση που συνδέει την τάση αποκοπής \[V_0\] με τη συχνότητα \[f\] είναι:

Στη διάταξη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου αν στην κάθοδο προσπέσει μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ_0\], τότε η τάση αποκοπής στη διάταξη αυτή είναι μηδενική. Αν θέλουμε τα φωτοηλεκτρόνια να αποσπώνται απ’ την κάθοδο με μέγιστη κινητική ενέργεια διπλάσια απ’ το έργο εξαγωγής του μετάλλου της τότε πρέπει να πέσει στην κάθοδο ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ_1\] που ισούται με:

Τα φωτοηλεκτρόνια της καθόδου επιβραδύνονται κατά την μετακίνησή τους στην κάθοδο όταν το δυναμικό της ανόδου είναι:

Ο ήλιος και ένας αστέρας Α θεωρούνται μελανά σώματα. Η επιφάνεια του ήλιου έχει θερμοκρασία \[T=5800\, K\] και εκπέμπει τη μέγιστη ένταση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας του γύρω από ένα μήκος κύματος \[λ_1=500\, nm\] ενώ ο αστέρας Α έχει επιφανειακή θερμοκρασία \[T_2=2900\, K\]. Τη μέγιστη ένταση της ακτινοβολίας του ο αστέρας Α την εκπέμπει γύρω από ένα μήκος κύματος \[λ_2\] που ανήκει:

Ποιες από τις επόμενες προτάσεις που αφορούν στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι σωστές;

Δύο μελανά σώματα έχουν θερμοκρασίες \[θ_1=27\, ^0 C\] και \[θ_2=627\, ^0 C\] αντίστοιχα. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Για τα \[λ_{max _1 } \, , \, λ_{max_2 }\] του φάσματός τους ισχύει:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται δύο διαγράμματα της έντασης του ρεύματος στο κύκλωμα του φωτοκύτταρου με την τάση \[V\] μεταξύ ανόδου και καθόδου. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;

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

Φωτόνιο με μήκος κύματος \[λ=\frac{6h}{mc}\] σκεδάζεται σε παρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και του μεταφέρει το \[20\, \%\] της ενέργειάς του. Η γωνία σκέδασης \[φ\] είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αν ένα μέλαν σώμα αρχίζει να θερμαίνεται αργά τότε:

Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Κυματικές ιδιότητες μπορεί να εμφανίζει:

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:

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:

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

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Σε δύο διαφορετικά μέταλλα \[(1)\, ,\, (2)\] ρίχνουμε την ίδια μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f=3f_{01}\] όπου \[f_{01}\] η συχνότητα κατωφλίου του μετάλλου \[(1)\]. Τα φωτοηλεκτρόνια εξέρχονται απ’ το μέταλλο \[(1)\] με μέγιστη κινητική ενέργεια \[K_1\] ενώ απ’ το μέταλλο \[(2)\] με μέγιστη κινητική ενέργεια \[Κ_2 = \frac{K_1}{2}\]. Για τα έργα εξαγωγής \[φ_1\, ,\, φ_2\] των δύο μετάλλων αντίστοιχα ισχύει:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στο απόλυτο σκοτάδι ένα μέλαν σώμα δεν φωτίζει παρόλο που εκπέμπει θερμική ακτινοβολία (ηλεκτρομαγνητική). Αυτό συμβαίνει γιατί:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Σε ένα μέταλλο με έργο εξαγωγής \[φ\] προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\]. Η ταχύτητα του φωτός είναι \[c\] και η σταθερά του Planck είναι \[h\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για να εξέρχονται φωτοηλεκτρόνια με μηδενική ταχύτητα απ’ το μέταλλο πρέπει το μήκος κύματος της ακτινοβολίας να είναι ίσο με:

Ένα σωμάτιο μάζας \[m\] έχει μήκος κύματος de Broglie ίσο με το μήκος κύματος ενός φωτονίου. Το σωμάτιο κινείται με ταχύτητα μέτρου πολύ μικρότερου αυτού της ταχύτητας του φωτός και έχει κινητική ενέργεια \[Κ\]. Η ενέργεια του φωτονίου είναι:

Σε μια σκέδαση Compton φωτόνιο ακτίνων Χ σκεδάζεται με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και η γωνία σκέδασης είναι \[φ\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για να αποκτήσει το ανακρουόμενο ηλεκτρόνιο τη μέγιστη δυνατή κινητική ενέργεια πρέπει:

Σκεδάζεται ένα ερυθρό και ένα πράσινο φωτόνιο από ακίνητο ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές για ίδιες γωνίες σκέδασης;

Μονοχρωματική ακτινοβολία φωτίζει την κάθοδο και απ’ αυτήν εξέρχονται ηλεκτρόνια με μέγιστη κινητική ενέργεια τριπλάσια του έργου εξαγωγής του μετάλλου. Αν \[h\] είναι η σταθερά του Planck, \[c\] η ταχύτητα του φωτός και \[e\] η απόλυτη τιμή του φορτίου του ηλεκτρονίου, η τάση αποκοπής \[V_0\] στο συγκεκριμένο κύκλωμα του φωτοκυττάρου για τη συγκεκριμένη ακτινοβολία ισούται με:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ένα ηλεκτρόνιο μάζας \[m\] κινείται με μη σχετικιστική ταχύτητα μέτρου \[υ\] στη διεύθυνση του άξονα \[x' x\] και η μέτρηση της ταχύτητάς του γίνεται με αβεβαιότητα \[0,1\, \%\]. Την ελάχιστη αβεβαιότητα για την ταυτόχρονη μέτρηση της θέσης του που μπορούμε να πετύχουμε είναι: