Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ\] φωτίζει την κάθοδο και φωτοηλεκτρόνια εξέρχονται απ’ αυτήν με μέγιστη κινητική ενέργεια \[Κ\] ενώ η τάση αποκοπής είναι \[V_0\]. Αν υποδιπλασιάσουμε το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, τότε η τάση αποκοπής τετραπλασιάζεται. Το έργο εξαγωγής \[φ\] του μετάλλου της καθόδου είναι:

Δύο πυρήνες \[Π_1\, , \, Π_2\] έχουν φορτία \[q_1=2q_2\] και μαζικούς αριθμούς \[Α_1\, ,\, Α_2\] με \[Α_1 = \frac{Α_2}{2}\]. Οι δύο πυρήνες επιταχύνονται απ’ την ίδια διαφορά δυναμικού \[V\] και αποκτούν ταχύτητες πολύ μικρότερες της ταχύτητας του φωτός. Αν \[λ_1\, ,\, λ_2\] είναι τα μήκη κύματος de Broglie μετά την επιτάχυνση των δύο πυρήνων, τότε ο λόγος \[\frac{λ_1}{λ_2}\] 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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Το μήκος κύματος de Broglie ενός σωματίου μεταβάλλεται όταν:

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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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

Φωτόνιο ακτίνων Χ ορμής μέτρου \[p\] και μήκους κύματος \[λ\] συγκρούεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο ενός στόχου από γραφίτη και το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει ορμή μέτρου ίσο με το \[75\, \%\] του μέτρου της ορμής του προσπίπτοντος φωτονίου, μήκος κύματος \[λ_1\] και η κατεύθυνση της κίνησής του είναι κάθετη στην κατεύθυνση κίνησης του προσπίπτοντος φωτονίου. Αν κατά τη σκέδαση του ίδιου φωτονίου μήκους κύματος \[λ\] το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει τη μικρότερη κατά μέτρο δυνατή ορμή, τότε το μήκος κύματος του σκεδαζόμενου αυτού φωτονίου είναι \[λ_2\] με:

Φωτόνιο ενέργειας \[Ε= \frac{1}{2} mc^2\] όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός σκεδάζεται σε αρχικά ακίνητο φωτόνιο και του δίνει τη μέγιστη δυνατή κινητική ενέργεια κατά τη σκέδαση αυτή. Η κινητική ενέργεια \[Κ_e\] του ανακρουόμενου ηλεκτρονίου είναι:

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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η συχνότητα κατωφλίου \[f_0\]:

Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αφορούν την πειραματική μελέτη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου είναι σωστή;

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:

Στην κίνηση ενός φορτισμένου σωματίου μέσα σ’ ένα ομογενές μαγνητικό πεδίο με μη σχετικιστική ταχύτητα που είναι κάθετη στις δυναμικές γραμμές του πεδίου δεν μεταβάλλεται:

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:

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. Για τα έργα εξαγωγής \[φ_1\, ,\, φ_2\] των μετάλλων των δύο καθόδων \[(1)\, ,\, (2)\] αντίστοιχα ισχύει:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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

Φωτόνιο ορμής μέτρου \[p=2mc\] σκεδάζεται με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο μάζας \[m\] με γωνία σκέδασης \[φ=60^0\] και το σκεδαζόμενο φωτόνιο έχει ορμή μέτρου \[p'\]. Το πηλίκο των μέτρων των ορμών \[\frac{p'}{p}\] είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στο διάγραμμα της έντασης της θερμικής ακτινοβολίας ανά μονάδα μήκους κύματος \[Ι(λ)\] με το μήκος κύματος \[λ\] (διάγραμμα αφετικής ικανότητας) ενός μέλανος σώματος το \[λ_{max}\]:

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:

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:

Κατά τη σκέδαση Compton ακτινών X:

Σκεδάζεται ένα ερυθρό και ένα πράσινο φωτόνιο από ακίνητο ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές για ίδιες γωνίες σκέδασης;

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 \[λ-λ'\]:

Δύο μελανά σώματα \[(1)\, , \, (2)\] εκπέμπουν θερμική ακτινοβολία που φαίνεται στο ανθρώπινο μάτι να έχει μπλε χρώμα απ’ το \[(2)\] και κόκκινο χρώμα απ’ το \[(1)\]. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή;

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:

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

Κατά την ταυτόχρονη μέτρηση της θέσης και της ορμής ενός σωματιδίου μάζας \[m\] στον άξονα \[y' y\] παρουσιάζονται πεπερασμένες αβεβαιότητες \[Δy\, ,\, Δp_y\] με \[Δp_y ≠ 0\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η ελάχιστη αβεβαιότητα θέσης \[Δy_{min}\] του σωματιδίου την ίδια στιγμή είναι: