Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Ο ήλιος έχει θερμοκρασία \[Τ_1\] και εκπέμπει τη μεγαλύτερη ενέργεια της ακτινοβολίας του γύρω από μια συχνότητα \[f_1\]. Ένας άλλος αστέρας έχει θερμοκρασία \[Τ_2\] και εκπέμπει τη μεγαλύτερη ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας του σε συχνότητα \[f_2\]. Ο ήλιος και ο αστέρας θεωρούνται μέλανα σώματα. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;

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. Η κάθοδος απ’ την οποία εξέρχονται τα φωτοηλεκτρόνια:

Δύο φωτόνια ακτίνων Χ με \[λ_1=λ\] και \[λ_2=2λ\] σκεδάζονται σε πρακτικώς ακίνητα και ελεύθερα ηλεκτρόνια και δημιουργούν ίσες γωνίες σκέδασης \[φ\] και το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος για το κάθε φωτόνιο είναι \[π_1\] και \[π_2\] αντίστοιχα. Για τα ποσοστά αυτά ισχύει:

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

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. Το έργο εξαγωγής \[φ\] του μετάλλου της καθόδου του κυκλώματος είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η συχνότητα κατωφλίου \[f_0\] της προσπίπτουσας ακτινοβολίας σ’ ένα μέταλλο:

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; Θερμική ακτινοβολία ενός σώματος είναι:

Σε μια φωτοηλεκτρική διάταξη πέφτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] και τα ηλεκτρόνια εξέρχονται απ’ την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα. Τριπλασιάζω την ένταση της προσπίπτουσας μονοχρωματικής χωρίς να μεταβάλω τον αριθμό των φωτονίων που πέφτουν στην κάθοδο στη μονάδα του χρόνου. Αν το έργο εξαγωγής του μετάλλου είναι \[φ\], η μέγιστη κινητική ενέργεια που έχουν τα εξερχόμενα φωτοηλεκτρόνια απ’ την κάθοδο είναι \[K\] που ισούται με:

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:

Σε μια σκέδαση φωτονίου με αρχικώς ακίνητο ηλεκτρόνιο, το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος είναι \[50\, \%\]. Στη σκέδαση αυτή το ποσοστό της ενέργειας του προσπίπτοντος φωτονίου που μεταφέρθηκε στο ηλεκτρόνιο είναι:

Οι παρακάτω κυματομορφές \[(1)\, , \, (2)\, , \, (3)\, ,\, (4)\] αντιστοιχούν σε τέσσερα αντίστοιχα σωματίδια που κινούνται στον άξονα \[x' x\].

Δύο σφαίρες \[(1)\, ,\, (2)\] με μάζες \[m_1\] και \[m_2=2m_1\] αντίστοιχα αφήνονται από ύψη \[h_1\, ,\, h_2\] με \[h_1=2h_2\] να πέσουν ελεύθερα. Αμέσως πριν οι σφαίρες ακουμπήσουν στο οριζόντιο έδαφος ο λόγος των μηκών κύματος de Broglie \[\frac{λ_1}{λ_2}\] που τις συνοδεύουν είναι:

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:

Φωτόνιο έχει ενέργεια \[Ε=mc^2\] όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός. Το φωτόνιο σκεδάζεται με αρχικά ακίνητο ηλεκτρόνιο και του μεταφέρει το \[\frac{1}{3}\] της κινητικής του ενέργειας. Η γωνία σκέδασης είναι:

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;

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:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται τα διαγράμματα σε κοινό σύστημα αξόνων της τάσης αποκοπής σε δύο διαφορετικές φωτοηλεκτρικές διατάξεις \[(1)\, ,\, (2)\] σε συνάρτηση με τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στις καθόδους τους. Αν και στις δύο καθόδους πέσει μονοχρωματική ακτίνα συχνότητας \[f_2\] με \[f_1 < f_2 < 1,2 f_1\] τότε:

Σε μια φωτοηλεκτρική διάταξη που η κάθοδός της έχει επίστρωση νατρίου ρίχνουμε μονοχρωματική ακτινοβολία που το μήκος κύματός της ανήκει στην μπλε περιοχή του ορατού φάσματος και τότε τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται απ’ την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Ένα απ’ τα αποτελέσματα της φωτοηλεκτρικής εξίσωσης του Einstein που συμφωνεί και με τις πειραματικές μετρήσεις είναι ότι η τάση αποκοπής άρα και η μέγιστη κινητική ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων στη διάταξη της μελέτης του φωτοηλεκτρικού φαινομένου:

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.

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Στο μακρόκοσμο δεν παρατηρούνται οι κυματικές ιδιότητες της ύλης γιατί:

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;

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:

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

Μέλαν σώμα βρίσκεται σε θερμοκρασία \[Τ_1\] και η αιχμή της καμπύλης του διαγράμματος \[Ι(λ)=f(λ)\] αντιστοιχεί σε μήκος κύματος \[λ_1\]. Για να αυξηθεί το μήκος κύματος της αιχμής \[(λ_{max} )\] κατά \[80\, \%\] πρέπει η θερμοκρασία του μέλανος σώματος να αυξηθεί κατά:

Δύο σωμάτια \[(1)\, , \, (2)\] που κινούνται με ταχύτητες πολύ μικρότερες της ταχύτητας του φωτός έχουν μάζες \[m_1\, ,\, m_2\] αντίστοιχα και κινητικές ενέργειες \[Κ_1\, ,\, Κ_2\] με \[Κ_2=4Κ_1\]. Αν για τα μήκη κύματος de Broglie ισχύει \[λ_2=\sqrt{2} λ_1\], τότε ο λόγος των μαζών των σωματίων \[\frac{m_1}{m_2}\] είναι:

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. Αν και στις δύο καθόδους ρίξουμε μονοχρωματική ακτινοβολία ίδιας συχνότητας \[f' > 3f_1\] τότε τα εξερχόμενα ηλεκτρόνια απ’ την κάθοδο \[(1)\] έχουν κινητική ενέργεια \[K_1\] ενώ τα εξερχόμενα ηλεκτρόνια απ’ την κάθοδο \[(2)\] θα έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια \[K_2\] ίση με: