Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Στο παρακάτω κύκλωμα φαίνεται η μεταβολή της έντασης του ρεύματος στο κύκλωμα του φωτοκύτταρου σε συνάρτηση με την τάση \[V\] μεταξύ ανόδου-καθόδου. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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:

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:

Στην επιφάνεια ενός μετάλλου προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f_1\] και ενέργειας κάθε φωτονίου \[E\]. Τα ηλεκτρόνια αποσπώνται απ’ την κάθοδο με κινητική ενέργεια \[K=20\%\, E\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το έργο εξαγωγής του μετάλλου είναι:

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. Το μέτρο της μεταβολής της ορμής ενός φωτονίου της ακτινοβολίας λόγω της πρόσκρουσής του στην επιφάνεια είναι:

Μονοχρωματική ακτινοβολία \[(1)\] μήκους κύματος \[λ_1\] φωτίζει μέταλλο \[(1)\] που έχει έργο εξαγωγής \[φ_1\]. Τα ηλεκτρόνια εξέρχονται απ’ το μέταλλο με μέγιστη κινητική ενέργεια \[K_1\]. Άλλη μονοχρωματική ακτινοβολία \[(2)\] με μήκος κύματος \[λ_2\] φωτίζει μέταλλο που έχει έργο εξαγωγής \[φ_2 = \frac{φ_1}{4}\] και τα ηλεκτρόνια εξέρχονται απ’ το μέταλλο \[(2)\] με μέγιστη κινητική ενέργεια \[K_2 = \frac{K_1}{4}\]. Ο λόγος \[\frac{λ_1}{λ_2}\] είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Μια μπάλα του τένις και μια μπάλα ποδοσφαίρου κινούνται με ίσες σταθερές ορμές πάνω στο οριζόντιο δάπεδο. Για τα μήκη κύματος \[λ_τ\, , \, λ_π\] αντίστοιχα ισχύει:

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 προτάσεις είναι σωστές;

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 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:

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 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:

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:

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

Το κύκλωμα του φωτοκυττάρου είναι η διάταξη με την οποία μελετάμε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;

Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; Στη φωτοηλεκτρική διάταξη του παρακάτω σχήματος προσπίπτει στην κάθοδο μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f ≥ f_0\].

Δυο δέσμες ακτινών Χ με μήκη κύματος \[λ_1\] και \[λ_2\] (με \[λ_1 > λ_2\]) σκεδάζονται σε ηλεκτρόνια. Τα σκεδαζόμενα φωτόνια έχουν μήκη κύματος \[λ_1'\] και \[λ_2'\] αντίστοιχα. Αν \[Κ_1\] και \[Κ_2\] είναι αντίστοιχα οι κινητικές ενέργειες των ανακρουόμενων ηλεκτρονίων και θεωρώντας την ίδια γωνία σκέδασης, ο λόγος \[\frac{Κ_1}{Κ_2}\] είναι ίσος με:

Φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ=\frac{5h}{mc}\] όπου \[h\] η σταθερά του Planck, \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός. Το φωτόνιο σκεδάζεται με αρχικώς ακίνητο ηλεκτρόνιο και το μήκος κύματός του αυξάνεται κατά \[20\, \%\]. Η γωνία σκέδασης του φωτονίου είναι:

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

Δέσμη μονοχρωματικών ακτίνων Χ μήκους κύματος \[λ\] προσκρούει σε στόχο από άνθρακα και ένα φωτόνιό της σκεδάζεται υπό γωνία σκέδασης \[60^0\] και αποκτά μήκος κύματος \[λ_1\]. Ένα δεύτερο φωτόνιό της σκεδάζεται υπό γωνία σκέδασης \[90^0\] και αποκτά μήκος κύματος \[λ_2\] ενώ ένα τρίτο μετά τη σκέδασή του αποκτά το μέγιστο δυνατό μήκος κύματός του \[λ_3\]. Η διαφορά των μηκών κύματος \[λ_2-λ_1\] είναι:

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:

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 \[λ_1'\, ,\, λ_2'\] είναι τα μήκη κύματος των σκεδαζόμενων φωτονίων, τότε ισχύει:

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:

Η κβάντωση δεν είναι μόνο φαινόμενο της κβαντικής Φυσικής. Υπάρχουν κβαντισμένες ποσότητες ακόμα και στην κλασική Φυσική. Ποια από τις παρακάτω ποσότητες παίρνει διακριτές τιμές σύμφωνα με την κλασική φυσική:

Σε μια σκέδαση Compton το προσπίπτον φωτόνιο έχει μήκος κύματος \[λ=\frac{2h}{mc}\] και το σκεδαζόμενο έχει μήκος \[\frac{3h}{mc}\]. Η γωνία σκέδασης είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων στη φωτοηλεκτρονική διάταξη ο αριθμός των ηλεκτρονίων στη μονάδα του χρόνου που αποσπώνται απ’ την κάθοδο: