Τεστ στην Κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

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:

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

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

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:

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. Αν στην επιφάνεια πέφτουν \[10^{25}\, \frac{ φωτόνια}{sec}\] τότε το μέτρο της δύναμης που δέχεται η ανακλαστική επιφάνεια λόγω της πρόσπτωσης της ακτινοβολίας σ’ αυτήν είναι:

Δύο πανομοιότυπα φορτισμένα σωματίδια \[(1)\, ,\, (2)\] βάλλονται κάθετα στις δυναμικές γραμμές του ίδιου ομογενούς μαγνητικού πεδίου και εξέρχονται απ’ αυτό όταν το καθένα έχει διαγράψει ημικύκλιο. Οι χρόνοι παραμονής στο πεδίο για τα σωματίδια είναι \[Δt_1\, ,\, Δt_2\] και τα μήκη κύματος de Broglie είναι \[λ_1\, ,\, λ_2\] αντίστοιχα. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Για την κίνησή τους στο πεδίο ισχύει:

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:

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:

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:

Σε μια μεταλλική κάθοδο προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία ιώδους χρώματος και τα ηλεκτρόνια που εξέρχονται απ’ αυτήν έχουν μέγιστη κινητική ενέργεια \[K\]. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Για να αυξηθεί η μέγιστη κινητική ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων θα πρέπει:

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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αν η διαφορά δυναμικού μεταξύ ανόδου-καθόδου είναι θετική \[( V_{αν} - V_{καθ}>0)\] τότε:

Στο παρακάτω διάγραμμα της τάσης αποκοπής με τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στην κάθοδο μιας φωτοηλεκτρικής διάταξης έχουν φτιαχτεί με πειραματικές μετρήσεις και με σφάλμα μικρότερο του \[0,5\, \%\]. Με βάση τις δοθείσες τιμές του διαγράμματος η εξίσωση που συνδέει την τάση αποκοπής \[V_0\] με τη συχνότητα \[f\] είναι:

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)

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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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:

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 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;

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Φωτόνιο με μήκος κύματος \[λ = \frac{h}{2mc}\] όπου \[m\] η μάζα του ηλεκτρονίου και \[c\] η ταχύτητα του φωτός και \[h\] η σταθερά του Planck σκεδάζεται σε αρχικώς ακίνητο ηλεκτρόνιο και αυξάνει το μήκος κύματός του κατά \[100\, \%\]. Η γωνία πρόσπτωσης είναι:

Για συγκεκριμένη μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος \[λ\] στην κάθοδο ενός κυκλώματος φωτοκυττάρου η τάση αποκοπής είναι \[5\, V\]. Αν μειώσουμε κατά \[50\, \%\] το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας τότε τα ηλεκτρόνια εξέρχονται με μέγιστη κινητική ενέργεια ίση με το διπλάσιο του έργου εξαγωγής \[φ\] του μετάλλου. Το έργο εξαγωγής είναι ίσο με:

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι το φαινόμενο της εκπομπής ηλεκτρονίων από ένα μέταλλο όταν:

Το κύκλωμα του φωτοκυττάρου είναι η διάταξη με την οποία μελετάμε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;

Πυρήνας περνά από επιλογέα ταχυτήτων χωρίς να εκτραπεί απ’ την αρχική διεύθυνση κίνησης. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Στη διάρκεια του περάσματός του απ’ τον επιλογέα ταχυτήτων το μήκος κύματος de Broglie του πυρήνα:

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 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:

Κατά τη σκέδαση Compton ακτινών X:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;