Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Δύο σωματίδια έχουν ίδια μήκη κύματος de Broglie. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Τα σωματίδια έχουν:

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:

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

Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; Η τάση αποκοπής \[V_0\] στο κύκλωμα του φωτοκυττάρου:

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:

Φωτόνιο ακτίνων Χ προσκρούει σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και χάνει κατά τη σκέδασή του το \[50\, \%\] της ενέργειάς του. Το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος του φωτονίου κατά την παραπάνω σκέδαση είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω σχέσεις είναι σωστές σύμφωνα με την αρχή της απροσδιοριστίας του Heisenberg;

Οι κυματοσυναρτήσεις δυο ελευθέρων ηλεκτρονίων είναι αντίστοιχα οι \[(α)\] και \[(β)\] που απεικονίζονται στο παρακάτω σχήμα. Επιλέξτε την σωστή πρόταση.

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:

Να επιλέξετε τις σωστές από τις παρακάτω προτάσεις.

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

Σε δύο διαφορετικά μέταλλα \[(1)\, ,\, (2)\] προσπίπτουν μονοχρωματικές ακτινοβολίες και δημιουργείται φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Το έργο εξαγωγής του μετάλλου \[(1)\] είναι \[φ_1\] και του μετάλλου \[(2)\] είναι \[φ_2\] με \[φ_2 > φ_1\]. Στα παρακάτω σχήματα φαίνονται τα διαγράμματα της μέγιστης κινητικής ενέργειας των φωτοηλεκτρονίων τη στιγμή που εξέρχονται απ’ τα δύο μέταλλα σε συνάρτηση με τη συχνότητα των μονοχρωματικών ακτινοβολιών που πέφτουν σ’ αυτά σε κοινό σύστημα αξόνων.

Ένα ηλεκτρόνιο μάζας \[m_e\] και φορτίου \[e\], επιταχύνεται από την ηρεμία σε διαφορά δυναμικού \[V\] και αποκτά ταχύτητα πολύ μικρότερη της ταχύτητας του φωτός. Το μήκος κύματος de Broglie του ηλεκτρονίου δίνεται από την σχέση (\[h\] η σταθερά Planck)

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:

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:

Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Σε μια σκέδαση Compton το προσπίπτον φωτόνιο στο πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο έχει μήκος κύματος \[λ\]. Για να έχουμε μέγιστο μήκος κύματος \[λ'\] του σκεδαζόμενου φωτονίου πρέπει η γωνία σκέδασης να είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω σχέσεις είναι σωστή; Σύμφωνα με την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg δεν μπορούμε να μετρήσουμε ταυτόχρονα με απεριόριστη ακρίβεια για ένα σωματίδιο:

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 \[T_1\].

Μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] προσπίπτει στην επιφάνεια της καθόδου μιας φωτοηλεκτρικής διάταξης. Όταν η τάση μεταξύ ανόδου-καθόδου είναι θετική \[(V_{αν}-V_{καθ} > 0 ) \] τότε δεν παρατηρείται ρεύμα στο κύκλωμα του φωτοκύτταρου. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αυτό συμβαίνει:

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

Με βάση ποιον από τους παρακάτω ισχυρισμούς μπορεί να ερμηνευτούν τα χρώματα που βλέπουμε τα αντικείμενα γύρω μας:

Ηλεκτρόνιο βάλλεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο με ταχύτητα μέτρου \[υ≪c\] που η κατεύθυνσή της σχηματίζει γωνία \[φ\] με \[0 < φ < 180^0\] με τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη διάρκεια της κίνησης του ηλεκτρονίου το μήκος κύματος de Broglie που το συνοδεύει:

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

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:

Ένα ηλεκτρόνιο μάζας \[m\] κινείται με μη σχετικιστική ταχύτητα μέτρου \[υ\] στη διεύθυνση του άξονα \[x' x\] και η μέτρηση της ταχύτητάς του γίνεται με αβεβαιότητα \[0,1\, \%\]. Την ελάχιστη αβεβαιότητα για την ταυτόχρονη μέτρηση της θέσης του που μπορούμε να πετύχουμε είναι:

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:

Δύο σωματίδια \[(1)\, , \, (2)\] εκτελούν ομαλές κυκλικές κινήσεις ίδιων ακτίνων \[R_1 = R_2\] και μη σχετικιστικών ταχυτήτων ενώ για τα μέτρα των στροφορμών τους ισχύει \[L_1 > L_2\]. Οι στροφορμές υπολογίζονται ως προς άξονες κάθετους στις κυκλικές τροχιές που διέρχονται απ’ τα κέντρα τους. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για τα μήκη κύματος de Broglie \[λ_1\, ,\, λ_2\] των δύο σωματιδίων ισχύει:

Σε ένα μέταλλο με έργο εξαγωγής \[φ\] προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\]. Η ταχύτητα του φωτός είναι \[c\] και η σταθερά του Planck είναι \[h\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για να εξέρχονται φωτοηλεκτρόνια με μηδενική ταχύτητα απ’ το μέταλλο πρέπει το μήκος κύματος της ακτινοβολίας να είναι ίσο με:

Φωτόνιο μήκους κύματος \[λ_1\] σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και η γωνία σκέδασης που παρατηρείται είναι \[φ\]. Δεύτερο φωτόνιο μήκους κύματος \[λ_2=\frac{λ_1}{4}\] σκεδάζεται και αυτό με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο και παρατηρείται ίδια γωνία σκέδασης \[φ\]. Αν το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος του πρώτου φωτονίου είναι \[4\, \%\], τότε το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος του δεύτερου φωτονίου είναι: