Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Σε ποιες απ’ τις παρακάτω κινήσεις το μήκος κύματος de Broglie του σωματίου μειώνεται;

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα:

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:

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 \[λ-λ'\]:

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:

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

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

Σε μια σκέδαση Compton ένα φωτόνιο ακτίνων Χ μετά τη σκέδαση έχει ορμή μέτρου \[50\, \%\] μικρότερου απ’ το μέτρο της ορμής του προσπίπτοντος φωτονίου και ανιχνεύεται υπό γωνία \[φ=120^0\] απ’ την αρχική διεύθυνση της δέσμης. Αν \[h\] η σταθερά του Planck, \[c\] η ταχύτητα του φωτός και \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου, τότε το μήκος κύματος \[λ\] του προσπίπτοντος ηλεκτρονίου είναι ίσο με:

Σε μια σκέδαση φωτονίου μήκους κύματος \[λ=\frac{h}{mc}\] με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο η κινητική ενέργεια που αποκτά το ηλεκτρόνιο είναι το \[50\, \%\] της ενέργειας του σκεδαζόμενου φωτονίου. Η γωνία σκέδασης \[φ\] είναι:

Ο ήλιος και ένας αστέρας Α θεωρούνται μελανά σώματα. Η επιφάνεια του ήλιου έχει θερμοκρασία \[T=5800\, K\] και εκπέμπει τη μέγιστη ένταση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας του γύρω από ένα μήκος κύματος \[λ_1=500\, nm\] ενώ ο αστέρας Α έχει επιφανειακή θερμοκρασία \[T_2=2900\, K\]. Τη μέγιστη ένταση της ακτινοβολίας του ο αστέρας Α την εκπέμπει γύρω από ένα μήκος κύματος \[λ_2\] που ανήκει:

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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αν διαθέτουμε άπειρο χρόνο για την μέτρηση της ενέργειας μιας κατάστασης ενός σωματιδίου τότε η ενέργεια αυτή που θα μετρήσουμε θα έχει:

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.

Δύο διαφορετικά μέταλλα φωτίζονται με μονοχρωματικές ακτινοβολίες και έτσι εξέρχονται ηλεκτρόνια απ’ την επιφάνεια των μετάλλων αυτών. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η γραφική παράσταση των μέγιστων κινητικών ενεργειών των εξερχόμενων ηλεκτρονίων απ’ το κάθε μέταλλο σε συνάρτηση με τη συχνότητα της μονοχρωματικής ακτινοβολίας που προσπίπτει στο καθένα απ’ αυτά. Στο σημείο Α αντιστοιχεί η τιμή:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Σε μια σκέδαση Compton:

Ένα πρωτόνιο που έχει μάζα \[m_p\] και ένα σωμάτιο α μάζας \[m_α=4m_p\] κινούνται με σταθερές ταχύτητες πολύ μικρότερες απ’ την ταχύτητα του φωτός και τα μήκη κύματος de Broglie είναι \[λ_p\] και \[λ_α\] αντίστοιχα. Τα μέτρα των ταχυτήτων τους είναι \[υ_p\] και \[υ_α\] αντίστοιχα. Αν \[\frac{λ_p}{λ_α} =16\], τότε ο λόγος των ταχυτήτων \[\frac{υ_p}{υ_α}\] είναι:

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

Φωτόνιο ορμής \[p=\frac{4}{3}\, mc\] και μήκους κύματος \[λ = \frac{h}{mc}\] όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου, \[c\] η ταχύτητα του φωτός και \[h\] η σταθερά του Planck, σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο ηλεκτρόνιο που ανακρούεται με κινητική ενέργεια \[Κ_e=\frac{pc}{2}\]. Η γωνία σκέδασης είναι:

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. Για να έχω μη μηδενική ένταση ρεύματος στο κύκλωμα πρέπει:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Σύμφωνα με την ειδική θεωρία της σχετικότητας το φωτόνιο:

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:

Μέλαν σώμα βρίσκεται σε θερμοκρασία \[T\] και παρουσιάζει μέγιστη ενέργεια εκπεμπόμενης ακτινοβολίας σε μια περιοχή μηκών κύματος με αιχμή το μήκος κύματος \[λ\]. Αν η θερμοκρασία του γίνει \[Τ_1\], το μήκος κύματος στο οποίο η ένταση ανά μονάδα μήκους κύματος της ακτινοβολίας μεγιστοποιείται τριπλασιάζεται ενώ όταν η θερμοκρασία του γίνει \[T_2\], το αντίστοιχο μήκος κύματος υποτριπλασιάζεται σε σχέση με την αρχική του τιμή \[λ\]. Η διαφορά των θερμοκρασιών \[T_2-T_1\] είναι:

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Το έργο εξαγωγής ενός μετάλλου είναι:

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 \[T_1\].

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Με το πείραμά του ο Compton επιβεβαίωσε την ύπαρξη:

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:

Η θέση \[x\] ενός σωματιδίου ορμής \[p\] πάνω στον άξονα \[x' x\] μπορεί να μετρηθεί με αβεβαιότητα \[Δx=\frac{λ}{4π}\] όπου \[λ\] το μήκος κύματος de Broglie που συνοδεύει το σωματίδιο. Το ποσοστό της ελάχιστης αβεβαιότητας \[Δp_x\] στην ταυτόχρονη μέτρηση του μέτρου της ορμής του σωματιδίου στον ίδιο άξονα σε σχέση με το μέτρο της ορμής του είναι: