Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Σχετικά έγγραφα
Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

ΑΘΗΝΑ Phone : , Fax: Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθµολογικά ισοδύναµες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

Κεφάλαιο 1. Κβαντική Μηχανική ΙΙ - Περιλήψεις, Α. Λαχανάς

1. Μετάπτωση Larmor (γενικά)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Πτυχιακή εξέταση στη Μηχανική ΙI 20 Σεπτεμβρίου 2007

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΟΕΦΕ 2009 Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ

1. Για το σύστηµα που παριστάνεται στο σχήµα θεωρώντας ότι τα νήµατα είναι αβαρή και µη εκτατά, τις τροχαλίες αµελητέας µάζας και. = (x σε μέτρα).

ETY-202. Ο γενικός φορμαλισμός Dirac ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 05. Ο ΓΕΝΙΚΟΣ ΦΟΡΜΑΛΙΣΜΟΣ DIRAC. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/11/2013

Α4. Σύστηµα δυο αρχικά ακίνητων ηλεκτρικών φορτίων έχει ηλεκτρική δυναµική ενέργεια U 1 = 0,6 J. Τα φορτία µετατοπίζονται έτσι ώστε η ηλεκτρική δυναµι

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Κεφάλαιο 4

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 22 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÓÕÃ ÑÏÍÏ

2. Οι νόµοι της κίνησης, οι δυνάµεις και οι εξισώσεις κίνησης

7ο ιαγώνισµα - Μηχανική Στερεού Σώµατος ΙΙ

ΘΕΜΑΤΑ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΙΙ. Θέμα 2. α) Σε ένα μονοδιάστατο πρόβλημα να δείξετε ότι ισχύει

Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό κάθε µιας από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό καθεµιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ηµεροµηνία: Τετάρτη 18 Απριλίου 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2004

ΦΥΣ Πριν αρχίσετε συµπληρώστε τα στοιχεία σας (ονοµατεπώνυµο και αριθµό ταυτότητας).

ΦΥΣ Πριν αρχίσετε συµπληρώστε τα στοιχεία σας (ονοµατεπώνυµο και αριθµό ταυτότητας).

Μηχανική Στερεού Ασκήσεις Εμπέδωσης

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 29 ΜΑΪOY 2015 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2012

β. διαδίδεται προς τα δεξιά γ. είναι στάσιµο δ. µπορεί να διαδίδεται και προς τις δύο κατευθύνσεις (δεξιά ή αριστερά) Μονάδες 5 Α4. Το Σχήµα 2 παριστά

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΤΑΞΗ

ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ ΗΜ: 1/7/14 ΣΤΕΦ - ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ -ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ.

Κβαντικό Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Φυσική για Μηχανικούς

6ο ιαγώνισµα - Μηχανική Στερεού Σώµατος Ι. Θέµα Α

ΘΕΜΑ 1ο ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

Γ ΤΑΞΗ ΤΜΗΜΑ ΟΝΟΜΑ. ΘΕΜΑ 1ο. 7 mr 5. 1 mr. Μονάδες 5. α. 50 W β. 100 W γ. 200 W δ. 400 W

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος ΙΙ

Φυσική για Μηχανικούς

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

ΚΕΦΑΛΑΙΑ 3,4. Συστήµατα ενός Βαθµού ελευθερίας. k Για E 0, η (1) ισχύει για κάθε x. Άρα επιτρεπτή περιοχή είναι όλος ο άξονας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙI Ιούνιος 2004

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 6

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 Β ΦΑΣΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

α. µόνο µεταφορική. β. µόνο στροφική. γ. σύνθετη. δ. ακινησία.

Επαναληπτικό ιαγώνισµα Β Τάξης Λυκείου Κυριακή 7 Μάη 2017 Οριζόντια Βολή-Κυκλική Κίνηση-Ορµή Ηλεκτρικό& Βαρυτικό Πεδίο

ΦΥΕ14-5 η Εργασία Παράδοση

ΦΥΣ. 211 Τελική Εξέταση 10-Μάη-2014

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

Φυσική για Μηχανικούς

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος Ι Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

Κβαντομηχανική σε. τρεις διαστάσεις. Εξίσωση Schrödinger σε 3D. Τελεστές 2 )

ΦΥΣ. 111 Τελική Εξέταση: 17-Δεκεµβρίου-2017

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2008 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

v = r r + r θ θ = ur + ωutθ r = r cos θi + r sin θj v = u 1 + ω 2 t 2

Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Aνάλυση Σήματος. 2 η Σειρά Ασκήσεων Θεόδωρος Αλεξόπουλος

1. Κινηµατική. x dt (1.1) η ταχύτητα είναι. και η επιτάχυνση ax = lim = =. (1.2) Ο δεύτερος νόµος του Νεύτωνα παίρνει τη µορφή: (1.

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 2-Απρίλη-2016

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 2-Απρίλη-2016

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος Ι

Μονάδες 5. Μονάδες 5. Μονάδες 5

ΦΥΣ. 211 Τελική Εξέταση 10-Μάη-2014

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1


Φυσική για Μηχανικούς

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική I 2 Σεπτεμβρίου 2010

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αµπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

α. c. β. c Μονάδες 5

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ÄÉÁÍüÇÓÇ

ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 07. ΣΤΡΟΦΟΡΜΗ ΚΑΙ ΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ. m 2 s. Kg s m

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

Φυσική για Μηχανικούς

Φ Υ ΣΙΚ Η ΚΑ ΤΕ ΥΘ ΥΝ ΣΗ Σ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙI Σεπτέμβριος 2004

Ασκήσεις στροφικής κίνησης στερεού σώµατος

ÊÏÑÕÖÇ ÊÁÂÁËÁ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

Μονάδες 5 2. Στο διπλανό σχήµα φαίνεται το

6ο Πρόχειρο Τεστ Γ Τάξης Λυκείου Θεµελιώδης Νόµος Στροφικής Κίνησης Σύνολο Σελίδων: πέντε (5) - ιάρκεια Εξέτασης: 90 min Βαθµολογία % Ονοµατεπώνυµο:

Φυσική για Μηχανικούς

ΣΕΙΡΑ: 3 Κύματα: αρμονικό έως στάσιμο, Στερεό: κινηματική έως διατήρηση στροφορμής

Επαναληπτικη άσκηση στην Μηχανική Στερεού-Κρούσεις

1 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ-ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ

Transcript:

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ & DEPARTMENT OF PHYSICS ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ - ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ZOGRAFOU CAMPUS ΗΡΩΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥ 9 157 80 ATHENS - GREECE ΑΘΗΝΑ 157 80 Phone : +0 10 77-0, Fax: +0 10 77-05 Τηλ : 10 77-0, Fax: 10 77-05 html://www.physics.ntua.gr Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος" Μέρος Ι - Πέµπτη 6/04/01 10:00, ιάρκεια ώρες Στατιστική Μηχανική 1. Θεωρήστε ένα σύστηµα που αποτελείται από δύο πανοµοιότυπα σωµατίδια. Κάθε σωµατίδιο µπορεί να ϐρίσκεται σε µία από πέντε κβαντικές καταστάσεις, µε αντίστοιχες ενέργειες ε 1 = 0, ε = 0, ε = ε, ε 4 = ε, ε 5 = ε, ε > 0 Το σύστηµα ϐρίσκεται σε επαφή µε δεξαµενή ϑερµότητας σε ϑερµοκρασία T. (α) Τα πανοµοιότυπα σωµατίδια ακολουθούν τη στατιστική Fermi-Dirac. (i) Να ϐρείτε τη συνάρτηση επιµερισµού του συστήµατος. (ii) Να υπολογίσετε τη µέση ενέργεια του συστήµατος. (iii) Ποιες είναι οι οριακές τιµές της ενέργειας και η πιθανότητα κατάληψης της κάθε κατάστασης του συστήµατος για τις οριακές περιπτώσεις T = 0 K και T ; (ϐ) Τα πανοµοιότυπα σωµατίδια ακολουθούν τη στατιστική Bose-Einstein. (i) Να ϐρείτε τη συνάρτηση επιµερισµού του συστήµατος. (ii) Να υπολογίσετε τη µέση ενέργεια του συστήµατος. (iii) Ποιες είναι οι οριακές τιµές της ενέργειας και η πιθανότητα κατάληψης της κάθε κατάστασης του συστήµατος για τις οριακές περιπτώσεις T = 0 K και T ; Στατιστική Μηχανική. Θεωρούµε έναν τρισδιάστατο ισοτροπικό αρµονικό ταλαντωτή που σε πρώτη προσέγγιση µοντελοποιεί την ασθενή αλληλεπίδραση ενός ιόντος του κρυσταλλικού πλέγµατος µε τα υπόλοιπα ιόντα του πλέγµατος σε ένα στερεό. α) Να υπολογίσετε τη συνάρτηση επιµερισµού Ζ του τρισδιάστατου ταλαντωτή. ϐ) Να υπολογίσετε την εσωτερική ενέργεια U. Πως σχετίζεται η U που ϐρήκατε µε αυτή του µονοδιάστατου αρµονικού ταλαντωτή ; γ) Να υπολογίσετε τη ϑερµοχωρητικότητα C = du/dt του πλέγµατος υποθέτοντας σε πρώτη προσέγγιση ότι αποτελείται από Ν ανεξάρτητους τρισδιάστατους αρµονικούς ταλαντωτές όπως οι παραπάνω (προσέγγιση Einstein). Παίρνοντας τα όρια T 0 και T δώστε ένα διάγραµµα C(T ) και σχολιάστε το. 1

ίνεται ότι για ένα µονοδιάστατο Αρµονικό Ταλαντωτή έχουµε : Z Quantum = e β(n+1/) hω = e β hω/ n=0 n=0 ( e β hω ) n = e β hω/ 1 e β hω = 1 sinh( hω/t ) Κβαντοµηχανική 1. Θεωρήστε ένα κβαντικό σύστηµα µε τις τρεις ορθοκανονικές καταστάσεις ϐάσης a >, b > και c > συναρτήσει των οποίων µπορεί να γραφτεί η οποιαδήποτε κυµατοσυνάρτηση ψ >. Θεωρούµε τώρα ότι δίνεται η χαµιλτονιανή H = E 0 ( a >< a + b >< b + c >< c c >< b b >< c ) (α) Αναπαραστήστε τις a >, b > και c > µε τα διανύσµατα (1, 0, 0), (0, 1, 0) και (0, 0, 1) αντίστοιχα, ϐρείτε την αναπαράσταση της Χαµιλτονιανής και προσδιορίστε τις ενεργειακές ιδιοκαταστάσεις και τις αντίστοιχες ιδιοτιµές. (ϐ) Εστω ότι το σύστηµα τη χρονική στιγµή t = 0 ϐρίσκεται στην κβαντική κατάσταση ψ(t = 0) >= c >. Να ϐρεθεί η κυµατοσυνάρτηση ψ(t) > οποιαδήποτε µεταγενέστερη χρονική στιγµή και οι πιθανότητες το σύστηµα να ϐρίσκεται, για t = T, στις καταστάσεις a >, b > και c >. Κβαντοµηχανική. Θεωρήστε τη Χαµιλτονιανή Ĥ = ɛ h ˆL z ɛ h (ˆL x + ˆL x), όπου το ɛ είναι ϑετική σταθερά και ˆL είναι η συνιστώσα του τελεστή της στροφορµής. (α) Προσδιορίστε το ενεργειακό ϕάσµα της Ĥ για ένα σωµατίδιο χωρίς σπιν µε l = 1. (ϐ) Θεωρήστε τώρα ένα σωµατίδιο που διέπεται από αυτή τη Χαµιλτονιανή µε κυµατοσυνάρτηση ψ(θ, φ) = N(sin θ cos φ + cos θ), όπου θ και φ οι γωνίες των σφαιρικών συντεταγµένων και N µιά σταθερά κανονικοποίησης. Ποιά είναι η µέση ενέργεια ενός συνόλου σωµατιδίων που περιγράφονται από την ψ(θ, φ); Χρήσιµες Σχέσεις : Y 0 0 = 1 4π, Y ±1 1 = 8π sin θe±iφ, Y 0 1 = 4π cos θ Η εξέταση πραγµατοποιείται µε κλειστά ϐιβλία/σηµειώσεις. Κάθε ϑέµα να απαντηθεί σε διαφορετική κόλλα χαρτί. Τα ϑέµατα είναι ισοδύναµα. Να απαντήσετε σε τρία ϑέµατα. Καλή επιτυχία.

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ & DEPARTMENT OF PHYSICS ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ - ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ZOGRAFOU CAMPUS ΗΡΩΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥ 9 157 80 ATHENS - GREECE ΑΘΗΝΑ 157 80 Phone : +0 10 77-0, Fax: +0 10 77-05 Τηλ : 10 77-0, Fax: 10 77-05 html://www.physics.ntua.gr Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος" Μέρος ΙΙ - Παρασκευή 7/04/01 10:00, ιάρκεια ώρες ΗΜ 1. E(z) (α) Θεωρήστε ενα ηλεκτρικό πεδίο E = E(z)ˆx της µορφής του διπλανού σχήµατος. Μπορεί αυτό το ηλεκτρικό πεδίο να παραχθεί από κάποια η- λεκτροστατική κατανοµή ϕορτίου ρ = ρ(x, y, z); Αν ΝΑΙ, από ποιά ; Αν ΟΧΙ, γιατί ; ^ x z (ϐ) Φορτίο +Q είναι κατανεµηµένο οµοιόµορφα σε κυκλικό δακτύλιο ακτίνας R, ο οποίος ϐρίσκεται στο επίπεδο (x, y) µε κέντρο στο σηµείο (0, 0, 0). Γραµµική κατανοµή ϕορτίου σταθερής γραµµικής πυκνότητας λ dq/dz = σταθ. > 0 εκτείνεται κατά µήκος της ηµιευθείας < z 0. Να υπολογίσετε τη δύναµη που ασκείται ανάµεσα στις δύο κατανοµές ϕορτίου. ΗΜ. Ενας πυκνωτής αποτελείται από δυο παράλληλες κυκλικές πλάκες εµβαδού A σε απόσταση d πολύ µικρή σε σχέση µε την ακτίνα των ϐάσεων. Ο χώρος των πλακών περιέχει ένα υλικό µε µικρή σταθερή αγωγιµότητα σ και µε σχετική επιτρεπτότητα ɛ r. Οι πλάκες του πυκνωτή είναι αρχικά ϕορτισµένες µε συνολικό ϕορτίο +Q 0 και Q 0 αντίστοιχα και εκφορτίζονται ϐαθµιαία µέσω του διηλεκτρικού. (α) Υπολογίστε την πυκνότητα ϱεύµατος αγωγιµότητας J c µέσα στο υλικό. (ϐ) είξτε ότι κάθε χρονική στιγµή η πυκνότητα του ϱεύµατος µετατόπισης J d στο διηλεκτρικό ικανοποιεί τη σχέση J d = J c. (γ) Ποση είναι η ένταση του µαγνητικού πεδίου B σε απόσταση R από τον άξονα του συστήµατος µεταξύ των πλακών ; 1

Μηχανική 1. Βρείτε τη λαγκρανζιανή και τις (διαφορικές) εξισώσεις κίνησης για απλό επίπεδο εκκρεµές (µέσα σε σταθερό οµογενές πεδίο ϐαρύτητας, g) µε µήκος l και σηµειακή µάζα m, του οποίου το ση- µείο στήριξης κινείται στο κατακόρυφο επίπεδο του εκκρεµούς σε κύκλο γνωστής ακτίνας a, µε δεδοµένη σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω, αντίθετα προς τους δείκτες του ϱολογιού. Μηχανική. Θεωρήστε µια (επίπεδη) τροχαλία µε µάζα M και ακτίνα R. Η τροχαλία µπορεί να περιστρέφεται, χωρίς τριβή, περί σταθερό οριζόντιο άξονα. Στην τροχαλία είναι τοποθετηµένο νήµα σταθερού µήκους l, (l > πr) µε µάζα m οµοιόµορφα κατανεµηµένη σε όλο το µήκος του. Στα άκρα του νήµατος είναι στερεωµένα σωµάτια µάζας m 1, m αντιστοίχως. Κατά την περιστροφή της τροχαλίας τα δυο σωµάτια κινούνται κατακόρυφα στο πεδίο ϐαρύτητας g. Βρείτε τη λαγκρανζιανή του συστήµατος υποθέτοντας ότι εξετάζετε το σύστηµα ως προς άξονα (σύστηµα) µε αρχή το σηµείο περιστροφής της τροχαλίας και κατεύθυνση προς τα κάτω. Βρείτε την εξίσωση κίνησης και τη λύση της αν το σύστηµα αφεθεί από κάποια ϑέση µε µηδενική αρχική ταχύτητα. Στερεά Κατάσταση 1. (α) Εξηγήστε την αρχή της αυτο-οργάνωσης στην Επιστήµη Υλικών µε ϐάση ένα παράδειγµα. (ϐ) Τί είναι οι τεχνικές λύµατος-πηκτής (sol-gel); Τί πλεονεκτήµατα παρουσιάζουν σε σχέση µε παραδοσιακές τεχνικές χηµείας στερεάς κατάστασης ; Γράψετε τις εξισώσεις για τη παρασκευή πυριτίας µε τεχνικές λύµατος-πηκτής. Πώς τροποποιούνται οι τεχνικές για τη παρασκευή ενός νανοσύνθετου πολυµερούς/πυριτίας ; Ποιοί παράγοντες καθορίζουν την ποιότητα της διασποράς των νανοσωµατιδίων ; (γ) Τι είναι τα αδροµερή συµπολυµερή ή συµπολυµερή κατά συστάδες (bloc copolymers); Σε ένα αδροµερές συµπολυµερές δύο συστάδων (dibloc) ποιοί παράγοντες ϱυθµίζουν τη τελική µορφολογία ; ώστε δύο παραδείγµατα τεχνολογικής αξιοποίησης αδροµερών συµπολυµερών και εξηγήστε που στηρίζεται η κάθε εφαρµογή. Στερεά Κατάσταση. α) είξτε ότι κάθε ιδιοσυνάρτηση σε ένα κρυσταλλικό στερεό µπορεί να γραφτεί ως ψ (r) = e i r u (r) µε u (r + R) = u (r), όπου R είναι διάνυσµα του πλέγµατος Bravais του κρυστάλλου. ϐ) Αν τα ηλεκτρόνια του κρυστάλλου είναι υπό την επίδραση µόνο του ιοντικού δυναµικού V (r) (δηλαδή αν αγνοήσουµε τις αλληλεπιδράσεις Coulomb µεταξύ των ηλεκτρονίων), τότε δείξτε ότι οι περιοδικές συναρτήσεις u (r) ικανοποιούν την εξίσωση [ ( ] 1 r + ) + V (r) u (r) = ε u (r) m e i γ) Χρησιµοποιώντας ϑεωρία διαταραχών δείξτε ότι για τις ιδιοενέργειες ε (n) n και για δύο γειτονικά κυµατανύσµατα και + q ισχύει η σχέση ε (n) +q = ε(n) + q p (nn) ()+ q q m e m e + m e n n q p (nn ) () ε (n) ε (n ) της ενεργειακής Ϲώνης όπου p (nn ) () i ψ (n ) ψ (n)

Οι διορθώσεις 1 ης και ης τάξης για τις ιδιοενέργειες ε i ενός κβαντικού συστήµατος παρουσία µιας διαταραχής V δίνονται από τις σχέσεις Ισχύει ακόµη ( e i r) = ie i r ε (1) i = i V i, ε () i = j i i V j ε i ε j Λέηζερ & Οπτοηλεκτρονική 1. έσµη ορατού LASER He-Ne περνά από πολωτή προσανατολισµένο στις 45 o ως προς τον άξονα x και στη συνέχεια α- πό ηλεκτροοπτικό κρύσταλλο KD P και αναλυτή όπως δείχνει το σχήµα (στοιχείο POCKELS). ίνονται τα n 0 = 1, 5 και r 6 = 0 10 1 του KD P. Τι τάση πρέπει να εφαρµόσουµε στο KD P, ώστε η ένταση που ανιχνεύεται µετά τον αναλυτή να είναι : (α) µηδέν όταν ο αναλυτής είναι "παράλληλος" στον πολωτή, (0/100 µονάδες). (ϐ) το 1/4 της αρχικής όταν ο αναλυτής σχηµατίζει γωνία 15 o µε τον άξονα x, (80/100 µονάδες). Υπενθύµιση : φ = πn 0r 6 V/λ Ενδεχόµενα Χρήσιµες σχέσεις για τα ϑέµατα Μηχανικής L = T V, d dt ( ) L q i L q i = Q i Η εξέταση πραγµατοποιείται µε κλειστά ϐιβλία/σηµειώσεις. Κάθε ϑέµα να απαντηθεί σε διαφορετική κόλλα χαρτί. Τα ϑέµατα είναι ισοδύναµα. Να απαντήσετε σε τρία ϑέµατα Καλή επιτυχία.