Τεστ στην κβαντομηχανική (Επίπεδο δυσκολίας: Εύκολο)

Στην κάθοδο της φωτοηλεκτρικής διάταξης πέφτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\] και η γραφική παράσταση της έντασης του φωτορεύματος με την τάση μεταξύ καθόδου-ανόδου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η συχνότητα κατωφλίου του μετάλλου της καθόδου είναι \[f_0\]. Η συχνότητα \[f\] της προσπίπτουσας μονοχρωματικής είναι:

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.

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

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:

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:

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:

Φορτισμένο σωματίδιο μάζας \[m\] και ταχύτητας \[υ\ll c\] βρίσκεται εγκλωβισμένο σε σφαίρα ακτίνας \[R\]. Η αβεβαιότητα θέσης του στον άξονα \[x' x\] που ταυτίζεται με τη διάμετρό του είναι \[Δx=2R\] όσο το μήκος της διαμέτρου αυτής. Τρεις επιστήμονες καταφέρνουν να μετρήσουν την ταχύτητα του σωματιδίου στον άξονα \[x' x\] και ταυτόχρονα τη θέση του. Ο επιστήμονας Α ισχυρίζεται ότι μέτρησε την ταχύτητα του σωματιδίου με αβεβαιότητα \[Δυ_Α=\frac{h}{6πRm}\], ο επιστήμονας Β ισχυρίζεται ότι μέτρησε την ταχύτητα του σωματιδίου με ακρίβεια \[Δυ_Β=\frac{h}{2πRm}\] ενώ ο Γ με ακρίβεια \[\frac{h}{8πRm}\]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;

Σε μια σκέδαση Compton η μεταβολή του μήκους κύματος του προσπίπτοντος με το σκεδαζόμενο φωτόνιο είναι \[ Δλ = λ'-λ =\frac{3}{2} \frac{ h}{mc} \]. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η γωνία σκέδασης 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:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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

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:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αν \[λ\] το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτονίου και \[λ'\] το μήκος κύματος του σκεδαζόμενου φωτονίου σε μια σκέδαση Compton, τότε η μεταβολή του μήκους κύματος \[λ'-λ\] είναι:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Στην κάθοδο προσπίπτει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας \[f\].

Φωτόνιο μήκους κύματος \[λ = \frac{4h}{mc}\] σκεδάζεται με αρχικώς ακίνητο και ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Το μέγιστο μήκος κύματος \[λ_{max}\] που μπορεί να έχει το σκεδαζόμενο φωτόνιο είναι:

Δύο μελανά σώματα έχουν θερμοκρασίες \[θ_1=27\, ^0 C\] και \[θ_2=627\, ^0 C\] αντίστοιχα. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Για τα \[λ_{max _1 } \, , \, λ_{max_2 }\] του φάσματός τους ισχύει:

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:

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:

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:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται τα διαγράμματα της κινητικής ενέργειας των αποσπώμενων ηλεκτρονίων από δύο μέταλλα \[(1)\, ,\, (2)\] με τη συχνότητα της μονοχρωματικής ακτινοβολίας \[f\] στα μέταλλα αυτά. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Με τη βοήθεια της κυματοσυνάρτησης \[Ψ(x,y,z,t)\] που περιγράφει ένα υποατομικό σωματίδιο προσδιορίζουμε:

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

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:

Κατά την σκέδαση Compton η διαφορά μεταξύ των μηκών κύματος της προσπίπτουσας \[(λ)\] και της σκεδαζόμενης \[(λ')\] ακτινοβολίας συμβολίζεται με \[Δλ=λ'-λ\]. Η κινητική ενέργεια \[Κ\] του ανακρουόμενου ηλεκτρονίου δίνεται από την έκφραση (Δίνονται η σταθερά Planck \[h\] και η ταχύτητα του φωτός \[c\])

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. Η κλίση του διαγράμματος είναι αριθμητικά ίση με:

Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η απροσδιοριστία της ενέργειας ενός συστήματος είναι αντιστρόφως ανάλογη:

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

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