Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Η υπόθεση de Broglie, ότι σε κάθε κινούμενο σώμα αντιστοιχεί ένα κύμα, δεν άργησε να επαληθευθεί. Το \[1927\], στην Αμερική, ένα πείραμα δείχνει ότι μία δέσμη ηλεκτρονίων που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα περιθλάται με τρόπο ανάλογο με αυτόν που περιθλάται μια δέσμη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Το πείραμα αυτό πραγματοποιήθηκε από τους

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:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της έντασης ανά μονάδα μήκους κύματος \[I(λ)\] της ακτινοβολίας μέλανος σώματος με το μήκος κύματος \[λ\] για δύο διαφορετικές θερμοκρασίες του \[Τ_1\, , \, Τ_2\]. Αν ένα ταλαντούμενο άτομο του μέλανος σώματος εκπέμπει ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ_1\], τότε το κβάντο της ενέργειάς του είναι \[1,2\] φορές μεγαλύτερο απ’ το κβάντο της ενέργειας ενός ταλαντούμενου ατόμου που εκπέμπει ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ_2\]. Για τις θερμοκρασίες \[Τ_1\, ,\, Τ_2\] ισχύει:

Φωτόνιο ορμής μέτρου \[p_1\] σκεδάζεται σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο με γωνία σκέδασης \[φ\] και το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματός του είναι \[4\, \%\]. Δεύτερο φωτόνιο ορμής μέτρου \[p_2=\frac{p_1}{2}\] σκεδάζεται επίσης με πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο υπό ίδια γωνία σκέδασης \[φ\]. Το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος του \[2^{ου}\] φωτονίου είναι:

Φωτόνιο προσκρούει σε πρακτικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο μιας υλικής επιφάνειας. Αν το ποσοστό μεταβολής του μήκους κύματος του φωτονίου είναι \[25\, \%\], τότε το ποσοστό μείωσης της ενέργειάς του κατά τη σκέδαση είναι:

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Για να εκπεμφθούν ηλεκτρόνια από ένα μέταλλο:

Ένα σωμάτιο α (πυρήνας ηλίου) έχει μάζα \[m_α=4m_p\] όπου \[m_p\] η μάζα του πρωτονίου και ταχύτητα μέτρου \[υ_α \ll c\]. Ένα πρωτόνιο έχει ταχύτητα μέτρου \[υ_p = \frac{υ_α }{2 }\]. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Αν \[λ_α\, ,\, λ_p\] τα μήκη κύματος de Broglie του σωματίου α και του πρωτονίου αντίστοιχα τότε ισχύει:

Δύο σωμάτια \[(1)\, ,\, (2)\] που κινούνται με ταχύτητες πολύ μικρότερες απ’ την ταχύτητα του φωτός έχουν μάζες \[m_1\, ,\, m_2\] αντίστοιχα με \[m_1=4m_2\]. Τα σωμάτια έχουν ίσες κινητικές ενέργειες \[K_1=K_2\]. Ο λόγος \[\frac{λ_1}{λ_2}\] των μηκών κύματος de Broglie για τα δύο σωμάτια είναι:

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:

Σε μια κάθοδο πέφτει μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ\] και τότε τα φωτοηλεκτρόνια εκπέμπονται απ’ την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Αν αυξήσω ελάχιστα το μήκος κύματος της προσπίπτουσας μονοχρωματικής τότε:

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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η αρχή της απροσδιοριστίας του Heisenberg:

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:

Κατά τη σκέδαση Compton η μέγιστη μεταβολή του μήκους κύματος μεταξύ του σκεδαζόμενου και του προσπίπτοντος φωτονίου \[λ'-λ\] είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Δύο σωμάτια έχουν ίσες κινητικές ενέργειες και συνοδεύονται από ίσα μήκη κύματος de Broglie. Τα σωμάτια έχουν ταχύτητες πολύ μικρότερες της ταχύτητας του φωτός. Αυτό σημαίνει ότι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Θερμική ακτινοβολία ενός σώματος είναι:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Οι ακτίνες Χ έχουν μήκος κύματος \[λ\] που παίρνει τιμές:

Η απροσδιοριστία στην ταυτόχρονη μέτρηση της ορμής και της θέσης ενός σωματιδίου στον άξονα \[x' x\] σύμφωνα με το Heisenberg:

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:

Μέλαν σώμα βρίσκεται σε θερμοκρασία \[T\] και η μέγιστη ένταση της ηλεκτρομαγνητικής του ακτινοβολίας αντιστοιχεί σε μήκος κύματος \[λ_1\]. Αν η θερμοκρασία του αυξηθεί κατά \[25\, \%\], η μέγιστη ένταση της ακτινοβολίας του αντιστοιχεί σε μήκος κύματος \[λ_2\]. Για τα μήκη κύματος \[λ_1\, ,\, λ_2\] ισχύει:

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:

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:

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

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη φωτοηλεκτρική διάταξη του παρακάτω σχήματος προσπίπτει στην κάθοδο μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[ f ≥ f _0\].

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Στη διάταξη του φωτοηλεκτρικού φαινομένου:

Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;

Στο σχήμα φαίνονται τέσσερις περιπτώσεις ηλεκτρονίων που κινούνται μέσα σε ηλεκτρικό ή μέσα σε μαγνητικό πεδίο. Σε ποια ή σε ποιες περιπτώσεις το μήκος κύματος de Broglie

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:

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:

Σε ένα μέταλλο ρίχνουμε μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f=4f_0\] όπου \[f_0\] είναι η συχνότητα κατωφλίου για το συγκεκριμένο μέταλλο και \[φ\] το έργο εξαγωγής του. Τα ηλεκτρόνια που εξέρχονται απ’ το μέταλλο έχουν κινητική ενέργεια \[K\] ίση με: