Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

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

Μέλαν σώμα βρίσκεται σε θερμοκρασία \[T\] και η μέγιστη ένταση της ηλεκτρομαγνητικής του ακτινοβολίας αντιστοιχεί σε μήκος κύματος \[λ_1\]. Αν η θερμοκρασία του αυξηθεί κατά \[25\, \%\], η μέγιστη ένταση της ακτινοβολίας του αντιστοιχεί σε μήκος κύματος \[λ_2\]. Για τα μήκη κύματος \[λ_1\, ,\, λ_2\] ισχύει:

Μια μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] όταν προσπέσει σε κάθοδο από καίσιο εξοστρακίζει τα ηλεκτρόνιά της με μέγιστη κινητική ενέργεια \[K\] που είναι ίση με το έργο εξαγωγής του καισίου. Αν διπλασιάσουμε τη συχνότητα της προσπίπτουσας μονοχρωματικής, τότε τα ηλεκτρόνια της καθόδου:

Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; Κατά τη σκέδαση Compton:

Η κάθοδος μιας συσκευής φωτίζεται με μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] και τότε η τάση αποκοπής είναι \[V_0\]. Αν υποδιπλασιάσουμε το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, τότε οκταπλασιάζεται η τάση αποκοπής. Αν \[f_0\] η συχνότητα κατωφλίου για το συγκεκριμένο μέταλλο της καθόδου, τότε ισχύει:

Στο σχήμα φαίνονται τέσσερις περιπτώσεις ηλεκτρονίων που κινούνται μέσα σε ηλεκτρικό ή μέσα σε μαγνητικό πεδίο. Σε ποια ή σε ποιες περιπτώσεις το μήκος κύματος de Broglie

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.

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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Σύμφωνα με την κλασική θεωρία η κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων όταν αυτά εξέρχονται απ’ το μέταλλο πρέπει να εξαρτάται:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η αρχή της απροσδιοριστίας του Heisenberg:

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 μακρόκοσμο δεν παρατηρούνται οι κυματικές ιδιότητες της ύλης γιατί:

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

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; Αν \[λ\] το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτονίου και \[λ'\] το μήκος κύματος του σκεδαζόμενου φωτονίου σε μια σκέδαση Compton, τότε η μεταβολή του μήκους κύματος \[λ'-λ\] είναι:

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:

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Σύμφωνα με την κλασική θεωρία τα ταλαντούμενα άτομα του μέλανος σώματος:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Οι κυματικές ιδιότητες της ύλης εμφανίζονται:

Φωτόνιο των ακτίνων Χ μήκους κύματος \[λ\], ορμής \[p\] και ενέργειας \[Ε\] σκεδάζεται με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ'\], ορμή \[p'\] και ενέργεια \[Ε'\]. Ποια απ’ τις παρακάτω σχέσεις είναι η σωστή;

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:

Όταν δύο σωμάτια έχουν ίσα μήκη κύματος de Broglie ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Τα σωμάτια έχουν:

Φωτόνιο μήκους κύματος \[λ = \frac{10h}{mc}\] όπου \[h\] η σταθερά του Planck συγκρούεται με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και σκεδάζεται υπό γωνία \[φ\]. Αν το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος κατά τη σκέδαση είναι \[10\, \%\], τότε η γωνία \[φ\] είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η σχέση \[p=\frac{h}{λ}\]:

Με τη βοήθεια της κυματοσυνάρτησης \[Ψ(x,y,z,t)\] που περιγράφει ένα υποατομικό σωματίδιο προσδιορίζουμε:

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. Το έργο εξαγωγής \[φ_2\] του μετάλλου της καθόδου \[(2)\] είναι:

Ένα ηλεκτρόνιο βάλλεται μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο με ταχύτητα μέτρου \[υ_0≪c\]. Η κατεύθυνση της ταχύτητάς του ταυτίζεται με την κατεύθυνση των δυναμικών γραμμών του ηλεκτρικού πεδίου. Το ηλεκτρόνιο εξέρχεται με ταχύτητα μέτρου \[υ_1\] ομόρροπη της \[υ_0\] απ’ το ηλεκτρικό πεδίο. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη διάρκεια της κίνησης του ηλεκτρονίου μέσα στο ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, το μήκος κύματος de Broglie του ηλεκτρονίου:

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:

Ο Βέγας (ο πιο λαμπρός αστέρας του αστερισμού της Λύρας) είναι ένα μπλε αστέρι ενώ ο Αντάρης (ο φωτεινότερος αστέρας του αστερισμού του Σκορπιού) είναι ερυθρός. Να επιλέξετε τη σωστή από τις παρακάτω προτάσεις.