Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Μέτριο)

Δύο μονοχρωματικές δέσμες ακτίνων Χ \[(1)\, ,\, (2)\] με μήκη κύματος \[λ_1\, ,\, λ_2\] αντίστοιχα με \[λ_1 > λ_2\] σκεδάζονται από πρακτικώς ακίνητα και ελεύθερα ηλεκτρόνια και υπό ίδια γωνία σκέδασης. Αν \[Κ_1\, ,\, Κ_2\] είναι οι κινητικές ενέργειες των ανακρουόμενων ηλεκτρονίων ισχύει:

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:

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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Μια εξήγηση του γεγονότος ότι οι φασματικές γραμμές του φάσματος εκπομπής ενός ατόμου παρουσιάζουν κάποιο φυσικό εύρος είναι ότι:

Δίνονται τρία διαγράμματα της έντασης της ακτινοβολίας ανά μονάδα μήκους κύματος \[Ι(λ)\], σε συνάρτηση με το μήκος κύματος, για δύο θερμοκρασίες \[Τ_2 > Τ_1\] για ένα μέλαν σώμα.

Ένας λαμπτήρας ισχύος \[P\] εκπέμπει ομοιόμορφα προς όλες τις διευθύνσεις μονοχρωματικό φως συχνότητας \[f\]. Σε απόσταση \[d\] από τον λαμπτήρα και ακριβώς πίσω από κυκλικό άνοιγμα ακτίνας \[r\] βρίσκεται αισθητήρας. Θεωρώντας ότι όλη η ενέργεια του λαμπτήρα μετατρέπεται σε φωτεινή ενέργεια, ο αριθμός των φωτονίων \[Ν\] που φτάνουν στον αισθητήρα σε χρόνο \[Δt\] δίνεται από την εξίσωση:

Να επιλέξετε τις σωστές από τις παρακάτω προτάσεις.

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:

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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Σύμφωνα με τη θεωρία του Einstein το φως αποτελείται από πακέτα ενέργειας:

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:

Φωτόνιο ενέργειας \[Ε= \frac{1}{2} mc^2\] όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός σκεδάζεται σε αρχικά ακίνητο φωτόνιο και του δίνει τη μέγιστη δυνατή κινητική ενέργεια κατά τη σκέδαση αυτή. Η κινητική ενέργεια \[Κ_e\] του ανακρουόμενου ηλεκτρονίου είναι:

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. Για να έχω μη μηδενική ένταση ρεύματος στο κύκλωμα πρέπει:

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

Σε ένα μέταλλο ρίχνουμε μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f=4f_0\] όπου \[f_0\] είναι η συχνότητα κατωφλίου για το συγκεκριμένο μέταλλο και \[φ\] το έργο εξαγωγής του. Τα ηλεκτρόνια που εξέρχονται απ’ το μέταλλο έχουν κινητική ενέργεια \[K\] ίση με:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Σε μια σκέδαση Compton για να έχουμε την ελάχιστη δυνατή ενέργεια του σκεδαζόμενου φωτονίου πρέπει η γωνία σκέδασης \[φ\] να είναι:

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:

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

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στο διάγραμμα της έντασης της θερμικής ακτινοβολίας ανά μονάδα μήκους κύματος \[Ι(λ)\] με το μήκος κύματος \[λ\] (διάγραμμα αφετικής ικανότητας) ενός μέλανος σώματος το \[λ_{max}\]:

Σε μια σκέδαση φωτονίου μήκους κύματος \[λ=\frac{h}{mc}\] με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο η κινητική ενέργεια που αποκτά το ηλεκτρόνιο είναι το \[50\, \%\] της ενέργειας του σκεδαζόμενου φωτονίου. Η γωνία σκέδασης \[φ\] είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στην κάθοδο της φωτοηλεκτρικής συσκευής ρίχνουμε μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] μεγαλύτερης της συχνότητας κατωφλίου και παρατηρούμε ότι το φωτοηλεκτρικό ρεύμα είναι μηδενικό. Αυτό μπορεί να συμβαίνει γιατί:

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:

Φωτόνιο μήκους κύματος \[λ\] σκεδάζεται με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ'\] ενώ η γωνία σκέδασης είναι \[φ\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος \[π=\frac{Δλ}{λ} \cdot 100\, \%\] εξαρτάται:

Σε ένα μέταλλο προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία και τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται απ’ το μέταλλο έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια \[K\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για να αυξήσουμε την \[K\] των ηλεκτρονίων πρέπει:

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 ενέργεια \[Ε'\] του σκεδαζόμενου φωτονίου είναι:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της έντασης ανά μονάδα μήκους κύματος \[I(λ)\] με το μήκος κύματος της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από δύο μελανά σώματα \[(1)\, , \, (2)\]. Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;

Πυρήνας περνά από επιλογέα ταχυτήτων χωρίς να εκτραπεί απ’ την αρχική διεύθυνση κίνησης. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη διάρκεια του περάσματός του απ’ τον επιλογέα ταχυτήτων το μήκος κύματος de Broglie του πυρήνα:

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:

Οι κυματοσυναρτήσεις δυο ελευθέρων ηλεκτρονίων είναι αντίστοιχα οι \[(α)\] και \[(β)\] που απεικονίζονται στο παρακάτω σχήμα. Επιλέξτε την σωστή πρόταση.

Φωτόνιο ακτίνων Χ ορμής μέτρου \[p\] και μήκους κύματος \[λ\] συγκρούεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο ενός στόχου από γραφίτη και το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει ορμή μέτρου ίσο με το \[75\, \%\] του μέτρου της ορμής του προσπίπτοντος φωτονίου, μήκος κύματος \[λ_1\] και η κατεύθυνση της κίνησής του είναι κάθετη στην κατεύθυνση κίνησης του προσπίπτοντος φωτονίου. Αν κατά τη σκέδαση του ίδιου φωτονίου μήκους κύματος \[λ\] το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει τη μικρότερη κατά μέτρο δυνατή ορμή, τότε το μήκος κύματος του σκεδαζόμενου αυτού φωτονίου είναι \[λ_2\] με: