Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Όταν ένα σωματίδιο αντιπροσωπεύεται από μόνο ένα αρμονικό κύμα μήκους κύματος που διαδίδεται στη διεύθυνση του άξονα \[x' x\]:

Δύο σωμάτια διαφορετικής μάζας συνοδεύονται από ίσα μήκη κύματος de Broglie και οι ταχύτητές τους είναι πολύ μικρότερες απ’ αυτές του φωτός. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;

Φωτόνιο μήκους κύματος \[λ_1\] και συχνότητας \[f_1\] προσκρούει σε ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο ενός στόχου σκεδάζεται κατά γωνία \[φ\] και αυξάνει κατά \[4\, \%\] το μήκος κύματός του. Δεύτερο φωτόνιο συχνότητας \[2f_1\] εκτρέπεται της αρχικής του διεύθυνσης κίνησης κατά την ίδια γωνία \[φ\]. Το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος του \[2^{ου}\] φωτονίου είναι:

Μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] φωτίζει τη μεταλλική επιφάνεια της καθόδου και απ’ αυτήν εξέρχονται ηλεκτρόνια με μέγιστη κινητική ενέργεια \[K=3φ\] όπου \[φ\] το έργο εξαγωγής της καθόδου. Αν διπλασιάσω την ένταση της μονοχρωματικής ακτινοβολίας χωρίς ν’ αλλάξει ο αριθμός φωτονίων ανά μονάδα χρόνου που πέφτουν στην κάθοδο τότε τα φωτοηλεκτρόνια θα εξέρχονται απ’ την κάθοδο με μέγιστη κινητική ενέργεια \[Κ''\] που ισούται με:

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:

Φωτόνιο των ακτίνων Χ έχει μήκος κύματος \[λ = \frac{h}{mc}\] και σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Η γωνία σκέδασης είναι \[φ=60^0\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το μήκος κύματος \[λ'\] του σκεδαζόμενου φωτονίου είναι:

Τα σωματίδια \[(1)\, ,\, (2)\] με μάζες \[m_1\, ,\, m_2\: (m_1>m_2 )\] που κινούνται με μη σχετικιστικές ταχύτητες είναι έγκλειστα σε κυβικό μεταλλικό κουτί ακμής \[α\]. Η διεύθυνση μιας ακμής ταυτίζεται με τον άξονα \[x' x\]. Η αβεβαιότητα της θέσης των σωματιδίων είναι και για τα δύο \[Δx=α\]. Οι ελάχιστες αβεβαιότητες της ταυτόχρονης μέτρησης των ταχυτήτων τους και των θέσεών τους στον άξονα \[x' x\] είναι \[Δυ_1\, ,\, Δυ_2\] αντίστοιχα. Για τα \[Δυ_1\, ,\, Δυ_2\] ισχύει:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη σκέδαση Compton το προσπίπτον φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ\] και το σκεδαζόμενο \[λ'\] ενώ η γωνία σκέδασης είναι \[φ\]. Η μεταβολή του μήκους κύματος \[λ-λ'\]:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Ένα μέλαν σώμα φαίνεται μαύρο σε θερμοκρασία δωματίου. Το σώμα αυτό:

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:

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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία του Planck:

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.

Φωτόνιο μήκους κύματος \[λ_1\] σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο με μήκος κύματος \[λ_1=λ_C\], όπου \[λ_C\] το μήκος κύματος Compton. Δεύτερο φωτόνιο μήκους κύματος \[λ_2=2λ_C\] σκεδάζεται σε αρχικά ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο του ίδιου στόχου. Και στις δύο παραπάνω σκεδάσεις η διεύθυνση της κίνησης των σκεδαζόμενων φωτονίων σχηματίζουν την ίδια γωνία \[φ\] με τις διευθύνσεις κίνησης των προσπιπτόντων φωτονίων. Ο λόγος των κινητικών ενεργειών των ανακρουόμενων ηλεκτρονίων είναι \[\frac{Κ_1}{Κ_2} =\frac{10}{3}\] στις δύο παραπάνω σκεδάσεις αντίστοιχα. Δίνεται \[λ_C=\frac{h}{mc}\] όπου \[h\] η σταθερά του Planck, \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός. Η γωνία \[φ\] είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η τάση αποκοπής στη φωτοηλεκτρική διάταξη εξαρτάται:

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

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 \[T_1\].

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

Στη διάταξη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου ρίχνουμε μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f > \frac{φ}{h}\] όπου \[φ\] το έργο εξαγωγής του μετάλλου της καθόδου. Αν η τάση μεταξύ ανόδου-καθόδου \[V=V_{αν}-V_{καθ} < 0\] τότε ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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 με μήκος κύματος \[λ = \frac{h}{2mc}\] όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός και \[h\] η σταθερά του Planck σκεδάζεται σε αρχικώς ακίνητο ηλεκτρόνιο και αυξάνει το μήκος κύματός του κατά \[100\, \%\]. Η γωνία πρόσπτωσης είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η τάση αποκοπής σ’ ένα κύκλωμα του φωτοκυττάρου θα μειωθεί αν:

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:

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

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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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; Σε μια σκέδαση Compton:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;