Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

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:

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:

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:

Το γινόμενο του τετραγώνου του μέτρου της κυματοσυνάρτησης επί το στοιχειώδη όγκο \[dV\]:

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;

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 μια σκέδαση Compton:

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

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:

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

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας του μέλανος σώματος:

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.

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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:

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:

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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το φάσμα της θερμικής ακτινοβολίας ενός μέλανος σώματος είναι συνεχές. Αυτό σημαίνει ότι το μέλαν σώμα:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η παραγωγή ακτίνων Χ οφείλεται:

Το πηλίκο \[λ_C=\frac{h}{mc}\] (όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου, \[h\] η σταθερά του Planck και \[c\] η ταχύτητα του φωτός) καλείται μήκος κύματος Compton. Ένα φωτόνιο σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο ηλεκτρόνιο και η γωνία σκέδασης είναι \[φ=120^0\]. Αν η ενέργεια του φωτονίου μετά τη σκέδαση είναι \[Ε'=\frac{2}{3}\, Ε\] όπου \[Ε\] η ενέργεια του προσπίπτοντος φωτονίου, τότε το μήκος κύματος \[λ\] του προσπίπτοντος φωτονίου είναι:

Σε μια μεταλλική κάθοδο προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία ιώδους χρώματος και τα ηλεκτρόνια που εξέρχονται απ’ αυτήν έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια \[K\]. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Για να αυξηθεί η μέγιστη κινητική ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων θα πρέπει:

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:

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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω σχέσεις είναι σωστές σύμφωνα με την αρχή της απροσδιοριστίας του Heisenberg;

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:

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:

Μονοχρωματική ακτινοβολία αποτελείται από φωτόνια που το καθένα έχει ορμή \[p_1\] και προσπίπτει σε μέταλλο \[(1)\] αποσπώντας απ’ αυτό ηλεκτρόνια που εξέρχονται με μέγιστη κινητική ενέργεια \[\frac{ p_1 c }{ 5 }\]. Το μέταλλο \[(1)\] έχει έργο εξαγωγής \[φ_1\]. Μια δεύτερη ακτινοβολία που τα φωτόνιά της έχουν ορμή \[\frac{p_1 }{2}\] προσπίπτουν σε δεύτερο μέταλλο \[(2)\] που το έργο εξαγωγής του είναι \[φ_2 = \frac{φ_1}{2}\]. Τότε αποσπώνται απ’ το μέταλλο \[(2)\] ηλεκτρόνια με μέγιστη κινητική ενέργεια:

Το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου του υδρογόνου παραμένει σε μια κατάσταση για \[10^{-8} s\] πριν βρεθεί σε μια άλλη κατάσταση με την ταυτόχρονη εκπομπή ενός φωτονίου. Η ελάχιστη αβεβαιότητα στην ενέργεια του \[ΔΕ\] είναι: (Δίνεται \[ \frac{h}{2π}≃10^{-34}\, J\cdot s \, ,\, 1eV=1,6 \cdot 10^{-19} eV\])

Δύο δέσμες ακτίνων Χ με μήκη κύματος \[λ_1\, ,\, λ_2\] \[(λ_1 > λ_2 )\] αντίστοιχα σκεδάζονται με πρακτικώς ακίνητα και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Η γωνία σκέδασης και των δύο δεσμών είναι ίδια. Η ενέργεια του κάθε σκεδαζόμενου φωτονίου της δέσμης \[(1)\] είναι \[Ε_1'\] και της δέσμης \[(2)\] \[Ε_2'\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για τις ενέργειες \[Ε_1'\, ,\, Ε_2'\] ισχύει:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Οι ακτίνες Χ είναι: