ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ 5 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ. Προθεσµία παράδοσης 6/5/08

Σχετικά έγγραφα
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ

Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήµιο Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Τελικών εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34

ΕΑΠ ΦΥΕ 34. ( γ ) Βρείτε την ενέργεια σε ev του φωτονίου της σειράς Balmer, που έχει το

Δομή Διάλεξης. Εύρεση ακτινικού μέρους εξίσωσης Schrödinger. Εφαρμογή σε σφαιρικό πηγάδι δυναμικού απείρου βάθους. Εφαρμογή σε άτομο υδρογόνου

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Τελική Εξέταση: 30 Αυγούστου 2010 ( ιδάσκων: Α.Φ. Τερζής) ιάρκεια εξέτασης 2,5 ώρες.

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

ΣΩΜΑΤΙ ΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΦΥΕ34 Λύσεις 5 ης Εργασίας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Κεντρικά Δυναμικά Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Μοντέρνα Φυσική. Κβαντική Θεωρία. Ατομική Φυσική. Μοριακή Φυσική. Πυρηνική Φυσική. Φασματοσκοπία

Κυματική φύση της ύλης: ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. Φωτόνια: ενέργεια E = hf = hc/λ (όπου h = σταθερά Planck) Κυματική φύση των σωματιδίων της ύλης:

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ eclass: MED808 Π. Παπαγιάννης

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ Ενδεικτικές λύσεις 6 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ. ΣΚΑΡΛΑΤΟΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 5

( J) e 2 ( ) ( ) x e +, (9-14) = (9-16) ω e xe v. De = (9-18) , (9-19)

Μετά το τέλος της µελέτης του 1ου κεφαλαίου, ο µαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση:

Κεφάλαιο 38 Κβαντική Μηχανική

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 1: Ανασκόπηση Σύγχρονης Φυσικής. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

( ) * Λύση (α) Καθώς η Χαµιλτονιανή είναι ερµιτιανός τελεστής έχουµε ότι = = = = 0. (β) Απαιτούµε

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 20 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Εξετάσεις 1ης Ιουλίου Για την ϐασική κατάσταση του ατόµου του Υδρογόνου της οποίας η κανονικοποιηµένη στην µονάδα

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

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.

ΓΛ/Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 3ο: Φυσική Γενικής Παιδείας: Ατομικά Φαινόμενα

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

x όπου Α και a θετικές σταθερές. cosh ax [Απ. Οι 1, 2, 5] Πρόβλημα 3. Ένα σωματίδιο μάζας m κινείται στο πεδίο δυναμικής ενέργειας ( x) exp

Μάθημα 6 α) β-διάσπαση β) Χαρακτηριστικά πυρήνων, πέρα από μέγεθος και μάζα

x L I I I II II II Ακόµα αφού η συνάρτηση στην θέση x=0 είναι συνεχής, έχουµε την παρακάτω συνθήκη. ηλαδή οι ιδιοσυναρτήσεις είναι

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Να εκτιµηθούν οι ιδιοκαταστάσεις του συστήµατος για τις δέσµιες καταστάσεις.

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ενότητα 5 Μεταφορική και Ταλαντωτική Κίνηση Δημήτρης Κονταρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/01/12 ΛΥΣΕΙΣ

ιστοσελίδα μαθήματος

Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήµιο Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Τελικών εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34. Ιούλιος 2008 KYMATIKH. ιάρκεια: 210 λεπτά

Ποια απο τις παρακάτω είναι η σωστή µορφή του πραγµατικού µέρους της κυµατοσυνάρτησης του

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ. Προθεσµία παράδοσης 11/11/08

Από τι αποτελείται το Φως (1873)

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Λύση 10) Λύση 11) Λύση

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

Λύσεις Θεµάτων - Κβαντοµηχανική ΙΙ (Τµήµα Α. Λαχανά) Ειδική Εξεταστική Περίοδος - 11ης Μαρτίου 2013

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 3: Κυματική φύση σωματιδίων. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Ενότητα 4: Κεντρικές διατηρητικές δυνάμεις

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

Αρχίζουµε µε την µη συµµετρική µορφή του απειρόβαθου κβαντικού πηγαδιού δυναµικού, το οποίο εκτείνεται από 0 έως L.

KBANTOMHXANIKH Ο ΣΩΜΑΤΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΑΣ ΤΩΝ Η/Μ ΚΥΜΑΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΜΕΛΑΝΟΣ ΣΩΜΑΤΟΣ.

ΓΛ / Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 2ο: Φυσική Γενικής Παιδείας: Ατοµικά Φαινόµενα

Κεφάλαιο 2. Ο κυματοσωματιδιακός δυισμός της ύλης

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα B

Ακτίνες επιτρεπόμενων τροχιών (2.6)

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

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2004

Υλικά κύματα. Οδηγούντα κύματα de Broglie. Τα όρια της θεωρίας Bohr. h pc p

Ασκήσεις Φασµατοσκοπίας

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Κβαντομηχανική Ι Λύσεις προόδου. Άσκηση 1

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Κβαντομηχανική εικόνα του ατομικού μοντέλου

KΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

εκποµπής (σαν δακτυλικό αποτύπωµα)

Περίθλαση από διπλή σχισµή.

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Απολυτήριες εξετάσεις Γ Τάξης Ημερήσιου Γενικού Λυκείου ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ II. ΤΟ ΦΩΣ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΟΥ BOHR Ν. ΜΠΕΚΙΑΡΗΣ

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Να γίνουν οι γραφικές παραστάσεις των ακόλουθων συναρτήσεων σε χαρτί µιλιµετρέ αφού πρώτα φτιάξετε τους πίνακες των τιµών τους.

1 o. Τροχιακό Κβαντικοί αριθµοί ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 11. Τροχιακό - Κβαντικοί αριθµοί

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 14 MAΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ

Απολυτήριες εξετάσεις Γ Τάξης Ημερήσιου Γενικού Λυκείου ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Εφαρμογές κβαντικής θεωρίας

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

Ε Θ Ν Ι Κ Ο Μ Ε Τ Σ Ο Β Ι Ο Π Ο Λ Υ Τ Ε Χ Ν Ε Ι Ο Τ Ο Μ Ε Α Σ Φ Υ Σ Ι Κ Η Σ

Παραγωγή ακτίνων Χ. V e = h ν = h c/λ λ min = h c/v e λ min (Å) 12400/V

Θεωρία Διαταραχών ΙΙ: Εκφυλισμένες Καταστάσεις

( x) (( ) ( )) ( ) ( ) ψ = 0 (1)

Διάλεξη 3: Το άτομο του Υδρογόνου. Αναζητούμε λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger για το κεντρικό δυναμικό

Ένωση Ελλήνων Φυσικών Πανελλήνιος ιαγωνισµός Φυσικής Γ Λυκείου. Ένωση Ελλήνων Φυσικών ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΣ ΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2003.

Περι - Φυσικής. ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ. Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

ΜΕΛΕΤΗ ΚΒΑΝΤΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ Na

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Transcript:

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ 7-8 ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ 5 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ Προθεσµία παράδοσης 6/5/8 5//8 Άσκηση Α) Από τον νόµο µετατόπισης του Wien (σχέση (.6) σελ. 5 του βιβλίου των Serwy-Moses-Moyer) έχουµε λ x Τ.898 - K, T9+7, > λ x 9 µ Β) Η ολική ισχύς που ακτινοβολείται ανά µονάδα επιφάνειας είναι f σ 5.67-8 W - K - (9+7) 69.5 W/. E E df T Κάθε φέτα έχει εµβαδό. επιφάνειες.. Άρα η ολική επιφάνεια έχει εµβαδό και εποµένως στούς 9 o C το σώµα αποδίδει x 69.5 W 9 W (συγκρίσιµη µε µια ηλεκτρική θερµάστρα). Γ) Η ζητούµενη ένταση ακτινοβολίας (ισχύς ανά µονάδα επιφάνειας) είναι όπου u( f, T) 8π hf f c x, f ( ) E u f T df hf kt c e η φασµατική πυκνότητα ενέργειας και f, f τα όρια ολοκλήρωσης συχνοτήτων µε f< f. Από τη σχέση f c / λ f c / λ και f c / λ όπου λ λx λx (+.6).6.µ και λ λx (.6).λx.6µ τα όρια ολοκλήρωσης µηκών κύµατος. Κάνοντας χρήση των σχέσεων f c / λ και λ λ, µετασχηµατίζουµε την συνάρτηση u ως προς λ και βρίσκουµε df c / d λ λ.6λx c c 8π hc c x ( ) 5 hc λ λ λ ktλ.λx. E u f, T c / λ dλ dλ u( λ, T ) dλ e Η γραφική παράσταση της συνάρτησης c / u( λ, T ) ως προς λ φαίνεται στο σχήµα. Προσεγγίζουµε το ολοκλήρωµα περί την κορυφή µε δύο τραπέζια εκατέρωθεν του µεγίστου: λx.6λx c u(, T ) d u(, T ) d λ λ+ λ λ.λx λx και αντικαθιστώντας βρίσκουµε E (7.+97.)W/. W/. x Τούτο σηµαίνει ότι η µισή περίπου ισχύς παρέχεται στην ως άνω περιοχή του λ x.

Άσκηση Για να έχουµε την εµφάνιση φωτοηλεκτρικού φαινοµένου θα πρέπει f>f c λ<λ c, όπου f c, λ c είναι η συχνότητα και το µήκος κύµατος κατωφλίου αντίστοιχα. Φ, όπου Φ το έργο εξόδου (σχέση (.), σελ. 67 του βιβλίου h h c των Serwy, Moses, Moyer) Από την τελευταία προκύπτει ότιλ c. Φ Γνωρίζουµε ότι fc Από τα δεδοµένα της άσκησης προκύπτει το µήκος κύµατος κατωφλίου για τα µέταλλα: Li: λ c 5n Be: λ c 8n Hg: λ c 76n Όπως παρατηρούµε µόνο το Li ικανοποιεί την απαραίτητη συνθήκη για την εµφάνιση του φωτοηλεκτρικού φαινοµένου. Η µέγιστη κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων θα δίνεται από τη σχέση (.) σελ. 67 του βιβλίου των Serwy, Moses, Moyer: ( 6.66x J s) ( x 8 s) h c 9 Κ x ΦLi K.eVx.6x J/eV 9 λ x Κ x.9x -9 J.86eV Άσκηση H ενέργεια του αρµονικού ταλαντωτή δίνεται από p E + kx Υπολογίζοντας τη µέση τιµή έχουµε p E + k x () Από τον ορισµό της αβεβαιότητας και χρησιµοποιώντας x p βρίσκουµε Αντικαθιστώντας στην () ( x) x x x x ( x) ( p) p p p p ( p) ( ) p E + k( x) () Χρησιµοποιώντας την ταυτότητα η () συνεπάγεται ( ) + + ( ) () p k ħ E k( x) ( p)( x) ω

Όπου χρησιµοποιήσαµε τη σχέση αβεβαιότητας ( x)( p) ħ () Εναλλακτικά µπορούµε να ελαχιστοποιήσουµε την () ως προς ( x) αντικαταστήσουµε το ( p) από την () και καταλήγουµε στο ίδιο αποτέλεσµα. αφού Άσκηση Ακολουθούµε τα ίδια βήµατα µε την εύρεση κατά Bohr του φάσµατος του ατόµου του Υδρογόνου h nh Α) Από την κβάντωση της στροφορµής έχουµε L υ r n υ π π r όπου n,, Για να κινείται το σώµα σε κυκλική τροχιά η ελκτική δύναµη πρέπει να παίζει το ρόλο της κεντροµόλου εποµένως Β) υ υ n h n h F + Dr r r n r D π r D π D E K+ U υ + Dr Dr + Dr Dr n h D D ħ n, n,, π D Γ) Οι δυνατές ενέργειες των φωτονίων είναι E E E ( n n ) D ħ, n > n και τα αντίστοιχα µήκη κύµατος if i f i f i f hc hc π c λ, n > n Eif D ( ni n f ) D ( ni n f ) ħ if i f Άσκηση 5 Α) ψ Α Ο x Β) Πρέπει να ισχύει:

+ ψ ( x) dx ψ ( x) dx+ ψ ( x) dx Αναπτύσσοντας τα ολοκληρώµατα, παίρνουµε: A x ( ) ( ) A x d x + d x A A x d x + ( x) d x ( ) A x A ( x ) + ( ) A x ( x ) + ( ) A + A Γ) Είναι η θέση x (για την οποία µεγιστοποιείται το ψ(x) ) A α α ) P(, ) Ψ dx α P(, ) όπως είναι αναµενόµενο γιατί η κυµατοσυνάρτηση µηδενίζεται για x>. P(, ) / το οποίο είναι επίσης σωστό γιατί όταν η κυµατοσυνάρτηση είναι συµµετρική ως προς το σηµείο x. Ε) α α x x Ψ dx A x dx x ( x) dx α + ( α) x x x x + + α ( α) ( ) + 8 + + 8 ( ) + + ( + ) ( ) ( )

Άσκηση 6 α) Η κυµατοσυνάρτηση είναι λύσης της V( x) εξίσωσης του Schoedinger ψ ( ) ψ () dx ħ d E U L x Στην περιοχή < x< L, U V και καθώς -V E>V E+ V > ορίζουµε K ( E+ V ) ħ και η () παίρνει τη µορφή µε γενική λύση Στην περιοχή x ψ ( x) Kψ ( x) ψ Asin Kx+ B cos Kx > L το δυναµικό µηδενίζεται και καθώς E< η () γράφεται ως ψ ( x) kψ ( x) µε E k >. Η γενική λύση είναι ħ k x k x ψ C e + D e Οι οριακές συνθήκες είναι ψ () καθώς το δυναµικό απειρίζεται στο x και κατά συνέπεια B. Επίσης η κυµατοσυνάρτηση πρέπει να είναι πεπερασµένη στο x + και άρα C. Η κυµατοσυνάρτηση είναι λοιπόν της µορφής ψ Asin K x,< x< L k x ψ D e, x> L Η συνέχεια της κυµατοσυναρτήσεως και της παραγώγου της στο x ψ ( L) ψ ( L) Asin K L D e k L ψ ( L) ψ ( L) A K cos K LD k e k L () L συνεπάγονται όπου η πρώτη σχέση µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τον υπολογισµό της σταθεράς D συναρτήσει της A, kl D Ae sin KL. β) ιαιρώντας τις δύο σχέσεις () κατά µέλη παίρνουµε sin KL K tn K L K cos KL k k που είναι και η ζητούµενη εξίσωση που ικανοποιούν οι τιµές της ενέργειας µε Κ και k όπως ορίστηκαν παραπάνω. 5

Άσκηση 7 A) Η αβεβαιότητα της θέσης δίνεται από x x x Σύµφωνα µε τη σχέση (5.6) και το Παράδειγµα 5.9 του βιβλίου των Serwy-Moses- Moyer η κυµατοσυνάρτηση του αρµονικού ταλαντωτή στη βασική κατάσταση είναι Συνεπώς ω ψ πħ x / e ωx ħ + dx xψ καθώς πρόκειται για ολοκλήρωµα περιττής συνάρτησης σε συµµετρικά όρια. Επίσης Εποµένως + / + ω x / ħ ω x dx x ψ dx x e πħ + y dy y e ħ ħ π ħ π ω π ω ω x x Από την εκφώνηση γνωρίζουµε ότι x d. ħ ħ Άρα: d ω ω d Β) Η µέση τιµή της δυναµικής ενέργειας δίνεται από V k x ω x ω ħ ħ ħ ω ω 8d ħω ħ Γ) Η ενέργεια του ταλαντωτή στη βασική του κατάσταση είναι E d ħ ħ ħ E T+ V T E V E V d 8d 8d Άσκηση 8 Α) Ζητείται η πιθανότητα διελεύσεως Τ όταν L5 Α ο και Α ο ενώ Ε.5 ev. Το ύψος του φραγµού είναι U Φ 5eV. Με βάση τα δεδοµένα χρησιµοποιούµε την (6.9) του βιβλίου των Serwy-Moses- Moyer έχουµε kδ T ( E) + ( kδ) e L / δ () 6

E ħ όπου kδ και δ U E ( U E) Με τα δεδοµένα, η () γράφεται E E T 6 e Φ Φ Φ Υπολογίζουµε τον εκθέτη ( ) L E ħ 6 ( Φ E) c ( Φ E).5 ev(5.5)ev 6.L L L L ħ ħc 97.eVin n και συνεπώς.5.5 6. L / n 6. L / n T ( L) 6 e e 5. 5. Έτσι έχουµε 6..5n / n T (5 A ) T (.5n) e. και 6. n / n 7 T ( A ) T (n) e.69 Β) Αποµακρυνόµενοι κατά απόσταση ακόµη 5 µονοατοµικών στρωµάτων η πιθανότητα µειώνεται κατά 8 φορές. Άσκηση 9 Σύµφωνα µε τις σχέσεις (.8) και (.9) του βιβλίου των Serwy-Moses-Moyer οι ακτίνες r και r του µοντέλου του Bohr είναι: r α ο και r α ο Σύµφωνα µε τη σχέση (7.6) του ιδίου βιβλίου η πυκνότητα πιθανότητας είναι r r / αo αo αο P(r) R r e r Συνεπώς η πιθανότητα να βρεθεί το ηλεκτρόνιο σε σφαιρικό φλοιό µεταξύ των ακτίνων r α ο και r α ο είναι α α r / α αo α α α Π R r dr r e dr α α r / α r / αo z r e dr d e dz z e 5 α α α α r r α ιόπου θέσαµε z r / α. Χρησιµοποιώντας το δοθέν ολοκλήρωµα z Π e ( z z z z ) + + + + e ( ) e ( ) + + + + + + + + 65e 8e.68 6.8% Άσκηση Για το µέτρο της στροφορµής σύµφωνα µε τη σχέση (7.) του βιβλίου των Serwy- Moses-Moyer και την εκφώνηση θα έχουµε 7

π.77 ( + ).77 J s ( + ) ħ 6.66 Επιλύοντας τη δευτεροβάθµια βρίσκουµε 5 που απορρίπτεται και που είναι η αποδεκτή λύση. Για οι δυνατές τιµές του µαγνητικού κβαντικού αριθµού είναι, ±, ±, ±, ± και οι ζητούµενες γωνίες δίνονται από τη σχέση (7.5) του βιβλίου των Serwy-Moses-Moyer Lz cosθ L ( + ) Έτσι έχουµε cosθ θ 5. 5 cosθ + θ. cosθ + + θ 7. 5 cosθ + θ. cosθ θ 9 + cosθ + θ 77. + cosθ + + θ 6. 5 + cosθ + θ 7.9 + cosθ + + θ 6.6 5 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ) Το φάσµα του ατόµου του υδρογόνου δίνεται από e.6 En ev 8ε n h n ενώ των ιόντων του ηλίου Ζ Z e.6 E n ev 8ε n h n Τα µήκη κύµατος της εκπεµπόµενης ακτινοβολίας για το υδρογόνο δίνονται από E En R λ hc n n 8

και για το ιόν του ηλίου και τα αντίστοιχα επίπεδα E E n R λ n h c n Εποµένως λn λ n n n Παρατηρούµε ότι καθώς τα n,, n, είναι ακέραιοι η ισότητα ισχύει για παράδειγµα όταν n n, και εποµένως προκαλείται η οµοιότητα στα φάσµατα. Βέβαια στην πράξη υπάρχει µια µικρή διαφορά λόγω της διαφορετικής ανηγµένης µάζας. ) Σύµφωνα µε τον de Brogie τα ηλεκτρόνια εκτός από σωµατίδια µάζας e συµπεριφέρονται και ως κύµατα µε µήκος κύµατος λ h / p, όπου p η ορµή των ηλεκτρονίων. Εποµένως τα ηλεκτρόνια θα εµφανίζουν κυµατικά φαινόµενα όπως αυτό της περίθλασης όταν προσπίπτουν σε επιφάνειες µε ασυνέχειες της τάξης του λ. Ο κρύσταλλος δρα σαν φράγµα περίθλασης µε απόσταση µεταξύ δύο διαδοχικών σχισµών (εδώ ατόµων) ίση µε. Από τα φράγµατα περίθλασης γνωρίζουµε ότι το πρώτο µέγιστο συµβολής (εκτός από το κεντρικό θ ) προκύπτει από τη σχέση: sinθ λ η οποία µας δίνει λ. Å. Η κινητική ενέργεια είναι p h (6.66 ) J s K K λ 9.95 (. ) kg e K e 7.598 J ev ) (Α) Η µεταβολή του µήκους κύµατος ενός φωτονίου λόγω σκέδασής του από ηλεκτρόνιο (φαινόµενο Copton) δίνεται από τη σχέση h λ λ λ ( cos θ ) () ec ίνεται ότι λ λ λ λ και από την () θέτοντας θ 6 βρίσκουµε h 6.66 J s λ. 8 ec 9.95.9979 kg /s (Β) Η αρχική ενέργεια του φωτονίου είναι h () h E pc c E c ec λ h / c e 8 kg E 9.95 (.9979 ).67 J MeV s ) Η ολική ενέργεια του σωµατιδίου είναι E E + E+ E, όπου οι επιµέρους ενέργειες δίνονται από 9

π ħ π ħ E n n, n,,,... Lx L π ħ π ħ π ħ π ħ E n n n E n n n n,,,,... ( + + ) Ly L L L π ħ π ħ E n n, n,,,... Lz L Από την τελευταία σχέση µπορούµε να υπολογίσουµε την ενέργεια και τον εκφυλισµό των καταστάσεων του σωµατιδίου. Οι έξι πρώτες δίνονται στον πίνακα: n n n n εκφυλισµός 6 Μη εκφυλισµένη 9 ιπλός Μη εκφυλισµένη ιπλός 7 ιπλός 8 Μη εκφυλισµένη 5) Με βάση τη σχέση.7 από το βιβλίο των Serwy-Moses-Moyer, µπορούµε να υπολογίσουµε την µέγιστη κινητική ενέργεια K που µπορεί να έχει ένα σωµάτιο α ώστε να σκεδαστεί ελαστικά από έναν πυρήνα αργύρου (Ζ 7) ( Ze)( e) K k, r 7 N όπου k c η σταθερά Couo και r η απόσταση πλησιέστερης A s προσέγγισης του σωµατιδίου α στον πυρήνα. Θέτοντας όπου r την ακτίνα ενός πυρήνα αργύρου, βρίσκουµε 9 ( Ze)( e) 7 8 7 (.6 ) N C K k (.9979 ) 5 r 5.7 A s K.8 J K.7 MeV Παρατηρούµε ότι η ενέργεια των 5 MeV που έχουν τα σωµατίδια α είναι µεγαλύτερη από το Κ, συνεπώς δεν ακολουθούν τον νόµο (sin φ/ ) του Rutherford διότι µπορεί να εισχωρήσουν στον πυρήνα.