Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Μέτριο)

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Στο κύκλωμα του φωτοκύτταρου προσπίπτει στην κάθοδο μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f > f_0\] όπου \[f_0\] η συχνότητα κατωφλίου και η ένταση του μικροαμπερόμετρου είναι ίση με το μηδέν. Η κάθοδος απ’ την οποία εξέρχονται τα φωτοηλεκτρόνια:

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:

Σε μια σκέδαση Compton ένα φωτόνιο ακτίνων Χ μετά τη σκέδαση έχει ορμή μέτρου \[50\, \%\] μικρότερου απ’ το μέτρο της ορμής του προσπίπτοντος φωτονίου και ανιχνεύεται υπό γωνία \[φ=120^0\] απ’ την αρχική διεύθυνση της δέσμης. Αν \[h\] η σταθερά του Planck, \[c\] η ταχύτητα του φωτός και \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου, τότε το μήκος κύματος \[λ\] του προσπίπτοντος ηλεκτρονίου είναι ίσο με:

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:

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Μέλαν σώμα καλείται το σώμα:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Το χρώμα που έχει ένα σώμα στις συνήθεις θερμοκρασίες του περιβάλλοντος:

Το σωμάτιο α (πυρήνας ηλίου) έχει μάζα \[m_α=4m_p\] και φορτίο \[q_α=2e\] όπου η \[m_p\] η μάζα και \[e\] η απόλυτη τιμή του φορτίου του ηλεκτρονίου. Ένα σωμάτιο α και ένα πρωτόνιο επιταχύνονται απ’ την ηρεμία υπό την ίδια τάση \[V\] και αποκτούν ταχύτητες πολύ μικρότερες της ταχύτητας του φωτός. Αν \[λ_α\, ,\, λ_p\] είναι τα μήκη κύματος de Broglie του σωματίου α και του πρωτονίου αντίστοιχα στο τέλος της επιτάχυνσής τους, τότε ο λόγος \[\frac{λ_α}{λ_p}\] είναι:

Τα ηλεκτρόνια υψηλών ταχυτήτων προσπίπτουν σε μια μεταλλική επιφάνεια. Το κάθε ηλεκτρόνιο έχει κινητική ενέργεια \[Κ_e\]. Τα φωτόνια ακτίνων Χ που παράγονται από την επιβράδυνση των ηλεκτρονίων αυτών έχουν ενέργεια \[Ε\]. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή;

Φωτόνιο με ενέργεια \[Ε=mc^2\] όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός χτυπάει σε στόχο από γραφίτη και παθαίνει δύο διαδοχικές σκεδάσεις σε πρακτικώς ακίνητα και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Η ελάχιστη ενέργεια που θα έχει το φωτόνιο μετά και τη δεύτερη σκέδαση είναι:

Φωτόνιο ακτίνων Χ μήκους κύματος \[λ_1\] σκεδάζεται από πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ_1'\]. Ένα δεύτερο φωτόνιο μήκους κύματος \[λ_2 > λ_1\] σκεδάζεται με όμοιο τρόπο και το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ_2'\]. Η γωνία σκέδασης \[φ\] είναι ίδια και στις δύο περιπτώσεις. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για τις μεταβολές των μηκών κύματος των φωτονίων ισχύει:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Δύο σωμάτια έχουν ίσες κινητικές ενέργειες και συνοδεύονται από ίσα μήκη κύματος de Broglie. Τα σωμάτια έχουν ταχύτητες πολύ μικρότερες της ταχύτητας του φωτός. Αυτό σημαίνει ότι:

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. Αν γνωρίζουμε ότι τα έργα εξαγωγής του βαρίου είναι \[2,5\, eV\], του λιθίου είναι \[2,3\, eV\], του βολφραμίου είναι \[4,5\, eV\] και του νικελίου είναι \[5\, eV\] και ότι η κάθοδος \[(1)\] έχει επίστρωση από βάριο τότε η επίστρωση της καθόδου \[(2)\] είναι:

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 \[T_1\].

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:

Δύο ηλεκτρόνια που κινούνται με ταχύτητες πολύ μικρότερες απ’ την ταχύτητα του φωτός έχουν κινητικές ενέργειες \[Κ_1\, ,\, Κ_2\] με \[Κ_1 > Κ_2\]. Τα μήκη κύματος de Broglie αυτών των ηλεκτρονίων είναι \[λ_1\, ,\, λ_2\] αντίστοιχα. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Ισχύει:

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:

Σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία \[T_1\], ένα μέλαν σώμα παρουσιάζει \[λ_{max_1}\]. Ένα δεύτερο μέλαν σώμα διαφορετικού υλικού σε θερμοκρασία \[Τ_2\] με \[Τ_2>Τ_1\] παρουσιάζει \[λ_{max_2}\]. Για τα \[λ_{max_1}\, , \, λ_{max_2}\]:

Φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ=\frac{h}{mc}\] (όπου \[h\] η σταθερά του Planck, \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός) και ορμή \[p\]. Το φωτόνιο σκεδάζεται με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και κατά την σκέδαση αυτή το ηλεκτρόνιο αποκτά τη μέγιστη δυνατή ενέργεια που μπορούσε να αποκτήσει κατά την κρούση αυτή. Η μέγιστη αυτή κινητική ενέργεια είναι:

Σε μια σκέδαση Compton η μεταβολή του μήκους κύματος του προσπίπτοντος με το σκεδαζόμενο φωτόνιο είναι \[ Δλ = λ'-λ =\frac{3}{2} \frac{ h}{mc} \]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η γωνία σκέδασης είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Στο διάγραμμα της έντασης της ακτινοβολίας ανά μονάδα μήκους κύματος \[Ι(λ)\] με το μήκος κύματος \[λ\] για ένα μέλαν σώμα, το \[λ_{max}\]:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το φαινόμενο που απέδειξε την υπόθεση του de Broglie ότι η ύλη έχει κυματικές ιδιότητες είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το μήκος κύματος de Broglie ενός σωματίου μεταβάλλεται όταν:

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

Οι παρακάτω κυματομορφές \[(1)\, , \, (2)\, , \, (3)\, ,\, (4)\] αντιστοιχούν σε τέσσερα αντίστοιχα σωματίδια που κινούνται στον άξονα \[x' x\].

Ποιο φαινόμενο οδήγησε τον Planck στην υπόθεση ότι το πόσο ενέργειας που μπορεί να απορροφήσει ή να εκπέμψει ένα άτομο υπό μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, μπορεί να πάρει μόνο διακριτές τιμές;

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.

Ποιες από τις επόμενες προτάσεις που αφορούν την αρχή της αβεβαιότητας είναι σωστές;

Για συγκεκριμένη μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ\] στην κάθοδο ενός κυκλώματος φωτοκυττάρου η τάση αποκοπής είναι \[5\, V\]. Αν μειώσουμε κατά \[50\, \%\] το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας τότε τα ηλεκτρόνια εξέρχονται με μέγιστη κινητική ενέργεια ίση με το διπλάσιο του έργου εξαγωγής \[φ\] του μετάλλου. Το έργο εξαγωγής είναι ίσο με: