Κατηγορία: 4.06 Κβαντομηχανική

Σε ένα ιδανικό μέλαν σώμα, δύο άτομα α και β ταλαντώνονται με την ίδια ενέργεια Ε_i. Το άτομο α απορροφά ένα φωτόνιο με συχνότητα f₁ = f, ενώ το άτομο β απορροφά ένα φωτόνιο με συχνότητα f₂ = 3f.

i) Να σχεδιάσετε ένα ποιοτικό διάγραμμα ενέργειας – συχνότητας (Ε-f) για τα ενεργειακά άλματα που κάνουν τα άτομα.

ii) Τα άτομα α και β αποδιεγείρονται. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις πιστεύετε ότι είναι σωστές ή λάθος; Δικαιολογείστε τις απαντήσεις σας.

α) Το άτομο α θα εκπέμψει μόνο ένα φωτόνιο συχνότητας  f₁, επιστρέφοντας στην Ε_i.

β) Το άτομο β είναι πιο πιθανό να εκπέμψει ένα φωτόνιο συχνότητας  f₂, επιστρέφοντας στην Ε_i.

γ) Το άτομο β είναι πιο πιθανό να εκπέμψει τρία φωτόνια συχνότητας  f₁, επιστρέφοντας στην Ε_i.

iii) Σχεδιάστε ένα ποιοτικό διάγραμμα ενεργειακών σταθμών, που να φαίνονται οι εκπομπές φωτονίων από τα άτομα α και β, κατά την αποδιέγερσή τους.

iv) Μπορείτε τώρα να εξηγήσετε γιατί η γραφική παράσταση της φασματικής αφετικής ικανότητας (έντασης ανά μονάδα μήκους κύματος) του μέλανος σώματος, τείνει στο μηδέν για πολύ μικρά ή πολύ μεγάλα μήκη κύματος;

Απάντηση 

Απάντηση 

Σε ένα πείραμα μελέτης του φαινομένου Compton, θέλουμε ένα ακίνητο ηλεκτρόνιο, μετά τη σκέδαση του προσπίπτοντος φωτονίου, να αποκτήσει κινητική ενέργεια Κ = 32keV.

α) Ποια είναι η ελάχιστη ενέργεια Ε ενός φωτονίου, που μπορεί να προκαλέσει αυτή τη σκέδαση;

β) Για καθηγητές

Η ταχύτητα του ηλεκτρονίου μπορεί να υπολογιστεί με τη βοήθεια της Κλασσικής Φυσικής;

Δίνονται μάζα ηρεμίας ηλεκτρονίου m = 9,1∙10^-31kg, ταχύτητα φωτός στο κενό c = 3 ∙ 10⁸m/s και 1eV = 1,6 ∙ 10^-19J

Απάντηση 

Απάντηση

Στο σχήμα 1 φαίνεται ένα άτομο του υλικού της ανόδου ενός σωλήνα Coolidge, που χρησιμοποιείται για παραγωγή ακτίνων Χ. Φαίνονται επίσης οι τροχιές δύο ηλεκτρονίων e₁ και e₂ που έφτασαν από την κάθοδο στην άνοδο με την ίδια κινητική ενέργεια και διήλθαν μέσα από αυτό το άτομο.

i) Ποιο από τα παρακάτω χημικά στοιχεία χρησιμοποιήθηκε για το υλικό της ανόδου;

α)  ⁷⁴Ge₃₂                      β) ⁷⁴As₃₃                        γ) ¹⁸⁴W₇₄

ii) Αν γνωρίζουμε ότι τα σημεία τήξης των παραπάνω υλικών είναι

α) θ_Ge = 938,25 ⁰C        β) θ_As = 816,9 ⁰C           γ) θ_W= 3.422 ⁰C

ποιο υλικό θα χρησιμοποιούσαμε για την άνοδο; Γιατί;

iii)        1) Το σχήμα 1 αναφέρεται στον τρόπο που παράγεται το συνεχές ή το γραμμικό φάσμα;

2) Για τα μήκη κύματος λ₁ και λ₂ των δύο εκπεμπόμενων φωτονίων ισχύει

α) λ₁ > λ₂                      β) λ₁ < λ₂                      γ) λ₁ = λ₂

Συνέχεια 

Συνέχεια