Kvantmekanik. Kapitel Natalie Segercrantz

Relevanta dokument
Kvantmekanik. Kvantmekaniken: De naturlagar som styr förlopp i den mikroskopiska världen (och i den makroskopiska!) Kvantmekanik.

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 7 Kvantfysik, Atom-, Molekyl- och Fasta Tillståndets Fysik

Parbildning. Om fotonens energi är mer än dubbelt så stor som elektronens vileoenergi (m e. c 2 ):

Kapitel 4. Materievågor

7. Atomfysik väteatomen

1.5 Våg partikeldualism

1. Elektromagnetisk strålning

Fysik TFYA68. Föreläsning 11/14

1 Hur förklarar du att det blev ett interferensmönster i interferensexperimentet med elektroner?

Fotoelektriska effekten

FyU02 Fysik med didaktisk inriktning 2 - kvantfysik

Lösningar Heureka 2 Kapitel 14 Atomen

Preliminärt lösningsförslag till Tentamen i Modern Fysik,

Fysik TFYA86. Föreläsning 10/11

Andra föreläsningen kapitel 7. Patrik Lundström

Kvantbrunnar Kvantiserade energier och tillstånd

Utveckling mot vågbeskrivning av elektroner. En orientering

If you think you understand quantum theory, you don t understand quantum theory. Quantum mechanics makes absolutely no sense.

Kvantmekanik - Gillis Carlsson

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende

Kvantbrunnar -Kvantiserade energier och tillstånd

Kommer sig osäkerheten av att vår beskrivning av naturen är ofullständig, eller av att den fysiska verkligheten är genuint obestämd?

Tentamen, Kvantfysikens principer FK2003, 7,5 hp

Milstolpar i tidig kvantmekanik

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

s 1 och s 2 är icke kvantmekaniska partiklar? e. (1p) Vad blir sannolikheterna i uppgifterna b, c och d om vinkeln = /2?

F2: Kvantmekanikens ursprung

Välkomna till Kvantfysikens principer!

FK Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 16 december 2015, kl 17:00-22:00

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1

FAFA55 HT2016 Laboration 1: Interferens av ljus Nicklas Anttu och August Bjälemark, 2012, Malin Nilsson och David Göransson, 2015, 2016

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 19, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

1-1 Hur lyder den tidsberoende Schrödingerekvationen för en partikel som rör sig längs x-axeln? Definiera ingående storheter!

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Information om kursen

FK Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 21 december 2016, kl 17:00-22:00

Kapitel 7. Atomstruktur och periodicitet. Kvantmekanik Aufbau Periodiska systemet

Fysiska institutionen april 1983 Hans Linusson, Carl-Axel Sjöblom, Örjan Skeppstedt januari 1993 FY 2400 april 1998 Distanskurs LEKTION 25.

Alla svar till de extra uppgifterna

Föreläsning 3 Heisenbergs osäkerhetsprincip

Kapitel 7. Atomstruktur och periodicitet

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 12, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 10 Relativitetsteori den 26 april 2012.

1.7. Tolkning av våg partikeldualiteten

Kärnfysik och radioaktivitet. Kapitel 41-42

Vågrörelselära och optik

Vågrörelselära och optik

Kvantfysik - introduktion

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

3. Ljus. 3.1 Det elektromagnetiska spektret

Number 14, 15, 16, and 17 also in English. Sammanställning av tentamensuppgifter Kvant EEIGM (MTF057).

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Lösningsförslag - tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 122 / BFL 111

BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/ Bastermin

Lösningsförslag. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111

DEN FOTOELEKTRISKA EFFEKTEN

Fysikaliska modeller

Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: KBAST16h KBASX16h. TentamensKod: Tentamensdatum: Tid: 09:00 13:00

Diffraktion och interferens Kapitel 35-36

c = λ ν Vågrörelse Kap. 1. Kvantmekanik och den mikroskopiska världen Kvantmekanik 1.1 Elektromagnetisk strålning

Fysikaliska krumsprång i spexet eller Kemister och matematik!

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 2

Upp gifter. är elektronbanans omkrets lika med en hel de Broglie-våglängd. a. Beräkna våglängden. b. Vilken energi motsvarar våglängden?

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 högskolepoäng, FK4009 Tisdagen den 17 juni 2008 kl 9-15

12 Elektromagnetisk strålning

Kapitel: 32 Elektromagnetiska vågor Maxwells ekvationer Hur accelererande laddningar kan ge EM-vågor

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

PLANCKS KONSTANT.

4. Allmänt Elektromagnetiska vågor

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 25: Vågor och partiklar

Fysik TFYA86. Föreläsning 11/11

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

Halogenlampa Spektrometer Optisk fiber Laserdiod och UV- lysdiod (ficklampa)

Hur påvisas våg-partikeldualiteten

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

1 Den Speciella Relativitetsteorin

Kapitel 7. Atomstruktur och periodicitet. Kvantmekanik Aufbau Periodiska systemet

ANDREAS REJBRAND NV1A Fysik Elektromagnetisk strålning

EXPERIMENTELLT PROBLEM 2 DUBBELBRYTNING HOS GLIMMER

Kosmologi - läran om det allra största:

4-1 Hur lyder Schrödingerekvationen för en partikel som rör sig i det tredimensionella

Atomer, ledare och halvledare. Kapitel 40-41

Föreläsning 1. Elektronen som partikel (kap 2)

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801) Lördag 15 december 2012,

F3: Schrödingers ekvationer

16. Spridning av elektromagnetisk strålning

Gauss Linsformel (härledning)

TENTAMEN I KVANTFYSIK del 1 (5A1324 och 5A1450) samt KVANTMEKANIK (5A1320) med SVAR och LÖSNINGSANVISNINGAR Tisdagen den 5 juni 2007

1.13. Den rektangulära potentialbrunnen

8-10 Sal F Generellt om kursen/utbildningen. Exempel på nanofenomen runt oss

Kaströrelse. 3,3 m. 1,1 m

Tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111

Tentamen i FysikB IF0402 TEN2:

Instuderingsfrågor, Griffiths kapitel 4 7

Svar och anvisningar

Svar och anvisningar

Tentamen Fysikaliska principer

Transkript:

Kvantmekanik Kapitel 38-39 Natalie Segercrantz

Centrala begrepp Schrödinger ekvationen i en dimension Fotoelektriska effekten De Broglie: partikel-våg dualismen W 0 beror av materialet i katoden minimifrekvens! Comptoneffekten Normalisationsvillkoret Sannolikheten att hitta partikeln någonstans i rymden. En foton sprids av en elektron Experimentellt bevis för att elektromagnetisk strålning har partikelegenskaper.

Centrala begrepp En partikel i ändligt hög potentialgrop En partikel i oändligt hög potentialgrop 14.3.2016 3

Centrala begrepp Tunnelering Väntevärden och Heisenbergs osäkerhetsrelation x p ħ Medelvärdet för positionen kallas positionens väntevärde: 14.3.2016 4

1. Vilket av följande påståenden är falskt: Vid fotoelektriska effekten A. beror strömmen i kretsen av intensiteten i det inkommande ljuset. B. beror arbetsfunktionen för en metal av frekvensen på det inkommande ljuset. C. beror den maximala kinetiska energin för emitterade elektroner lineärt av frekvensen på det inkommande ljuset. D. är energin för en foton proportionell mot dess frekvens. 14.3.2016 5

1. Vilket av följande påståenden är falskt: Vid fotoelektriska effekten A. beror strömmen i kretsen av intensiteten i det inkommande ljuset. B. beror arbetsfunktionen för en metal av frekvensen på det inkommande ljuset. C. beror den maximala kinetiska energin för emitterade elektroner lineärt av frekvensen på det inkommande ljuset. D. är energin för en foton proportionell mot dess frekvens. 15.3.2016 6

2. Då fotoelektriska effekten studerades experimentellt, vilken/vilka av följande effekter överenstämde inte med den klassiska bilden av ljus? A. Den kinetiska energin för de emitterade elektronerna berodde inte av ljusets intensitet. B. Elektronerna bildade en ström i vakuum. C. Ljuset kunde frigöra elektroner från ytan av en metall. D. Den kinetiska energin för de emitterade elektronerna ökade då ljusets våglängd minskade. 14.3.2016 7

2. Då fotoelektriska effekten studerades experimentellt, vilken/vilka av följande effekter överenstämde inte med den klassiska bilden av ljus? A. Den kinetiska energin för de emitterade elektronerna berodde inte av ljusets intensitet. B. Elektronerna bildade en ström i vakuum. C. Ljuset kunde frigöra elektroner från ytan av en metall. D. Den kinetiska energin för de emitterade elektronerna ökade då ljusets våglängd minskade. 15.3.2016 8

3. Vilket annat resultat var överraskande i experimenten med fotoelektriska effekt. A. Elektronerna uppförde sig som vågor. B. Då ljusets frekvens sänktes till ett visst värde kunde inga elektroner emitteras från metallytan. C. Individuella fotoner uppförde sig som vågor. D. Då ljusets frekvens ökades till ett visst värde blev försvann den elektriska strömmen. E. Ljuset bevisades uppföra sig endast som en våg. 14.3.2016 9

3. Vilket annat resultat var överraskande i experimenten med fotoelektriska effekt. A. Elektronerna uppförde sig som vågor. B. Då ljusets frekvens sänktes till ett visst värde kunde inga elektroner emitteras från metallytan. C. Individuella fotoner uppförde sig som vågor. D. Då ljusets frekvens ökades till ett visst värde blev försvann den elektriska strömmen. E. Ljuset bevisades uppföra sig endast som en våg. 15.3.2016 10

4. Om de Broglie våglängden för en elektron och en proton är lika stora är A. protonens hastighet större än elektronens. B. protonens och elektronens hastigheter lika stora. C. protonens hastighet mindre än elektronens. 14.3.2016 11

4. Om de Broglie våglängden för en elektron och en proton är lika stora är A. protonens hastighet större än elektronens. B. protonens och elektronens hastigheter lika stora. C. protonens hastighet mindre än elektronens. 15.3.2016 12

5. En röntgenstråle med våglängden 71,1 pm riktas mot ett prov av kol. Varför syns två toppar i den spridda röntgenstrålningens intensitetsspektrum då spridningsvinkeln är större än noll? A. Det sker fotoelektrisk effekt. B. Endast en del av strålen sprids från elektronerna i ämnet. C. Endast en del av strålen sprids från kolatomer. D. En del av strålen går rakt igenom provet och en del sprids från elektroner. E. En del av strålen sprids från elektroner och en del från kolatomer. 14.3.2016 13

5. En röntgenstråle med våglängden 71,1 pm riktas mot ett prov av kol. Varför syns två toppar i den spridda röntgenstrålningens intensitetsspektrum då spridningsvinkeln är större än noll? A. Det sker fotoelektrisk effekt. B. Endast en del av strålen sprids från elektronerna i ämnet. C. Endast en del av strålen sprids från kolatomer. D. En del av strålen går rakt igenom provet och en del sprids från elektroner. E. En del av strålen sprids från elektroner och en del från kolatomer. 15.3.2016 14

6. En elektronstråle riktas mot två smala spalter och elektronstrålningens spridning observeras på en fluorescerande skärm bakom spalterna. Vad observeras i experimentet? A. Elektronintensiteten på skärmen är störst i strålens riktning och sjunker ju längre bort från strålens mittpunkt man ser på intensiteten. B. De två spalternas skuggor syns på skärmen. C. Ett interferensmönster observeras på skärmen. D. Elektronerna bildar samma mönster på skärmen oberoende av om spalterna sätts framför strålen eller inte. 14.3.2016 15

6. En elektronstråle riktas mot två smala spalter och elektronstrålningens spridning observeras på en fluorescerande skärm bakom spalterna. Vad observeras i experimentet? A. Elektronintensiteten på skärmen är störst i strålens riktning och sjunker ju längre bort från strålens mittpunkt man ser på intensiteten. B. De två spalternas skuggor syns på skärmen. C. Ett interferensmönster observeras på skärmen. D. Elektronerna bildar samma mönster på skärmen oberoende av om spalterna sätts framför strålen eller inte. 15.3.2016 16

7. Vilket/vilka av följande påståenden är sant: A. Det är i princip omöjligt att exakt känna till positionen för en elektron. B. En partikel som är bunden till en viss del av rymden kan inte ha noll energi. C. Väntevärdet för en kvantitet är det värde som man väntar sig att man mäter. 14.3.2016 17

7. Vilket/vilka av följande påståenden är sant: A. Det är i princip omöjligt att exakt känna till positionen för en elektron. B. En partikel som är bunden till en viss del av rymden kan inte ha noll energi. C. Väntevärdet för en kvantitet är det värde som man väntar sig att man mäter. 15.3.2016 18

8. Vilket av följande påståenden beskriver bäst Heisenbergs osäkerhetsprincip? A. Om en partikel är bunden til en viss del av rymden x är dess rörelsemängd inom ett visst intervall p. B. Om felet i mätningen av positionen är x, kan man bestämma felet för mätningen av rörelsemängden p. C. Om man mäter positionen för en partikel kommer värdet för rörelsemängden att ändra. D. Det är inte möjligt att vara säker på någon mätning. E. Beroende på hur säkert man kan mäta positionen för en partikel, kommer osäkerheten i mätningen av rörelsemängden att påverkas. 14.3.2016 19

8. Vilket av följande påståenden beskriver bäst Heisenbergs osäkerhetsprincip? A. Om en partikel är bunden til en viss del av rymden x är dess rörelsemängd inom ett visst intervall p. B. Om felet i mätningen av positionen är x, kan man bestämma felet för mätningen av rörelsemängden p. C. Om man mäter positionen för en partikel kommer värdet för rörelsemängden att ändra. D. Det är inte möjligt att vara säker på någon mätning. E. Beroende på hur säkert man kan mäta positionen för en partikel, kommer osäkerheten i mätningen av rörelsemängden att påverkas. 15.3.2016 20

10. En partikel bunden till en oändlig potentialgrop kan beskrivas med Schrödingerekvationen. Vad ger lösningen till denna andra gradens differentialekvation? A. Sannolikheten för att vi hittar partikeln på en viss plats i gropen. B. Partikelns vågfunktion. C. Partikelns vågfunktion samt de kvantiserade energier partikeln kan ha. D. Sannolikheten att partikeln tunnelerar ut ur gropen. 14.3.2016 21

10. En partikel bunden till en oändlig potentialgrop kan beskrivas med Schrödingerekvationen. Vad ger lösningen till denna andra gradens differentialekvation? A. Sannolikheten för att vi hittar partikeln på en viss plats i gropen. B. Partikelns vågfunktion. C. Partikelns vågfunktion samt de kvantiserade energier partikeln kan ha. D. Sannolikheten att partikeln tunnelerar ut ur gropen. 15.3.2016 22

11. Nedanstående vågfunktioners kvadrater fås för en lådpotential där väggarna finns i 0 och 100 pm och väggarna är A. Oändligt höga B. Ändligt höga 14.3.2016 23

11. Nedanstående vågfunktioners kvadrater fås för en lådpotential där väggarna finns i 0 och 100 pm och väggarna är A. Oändligt höga B. Ändligt höga 15.3.2016 24

12. Vilken primär skillnad finns mellan energinivåerna i en ändligt djup potentialgrop och en oändligt djup potentialgrop? A. Nollpunktenergin är noll för en ändligt djup potentialgrop. B. De högre energinivåerna är inte kvantiserad för en ändligt djup potentialgrop. C. Energiskillnaden mellan bredvidliggande energinivåer är konstant för en ändligt djup potentialgrop. D. Energin för en partikel kan inte överskrida djupet på potentialgropen för en ändligt djup potentialgrop. 14.3.2016 25

12. Vilken primär skillnad finns mellan energinivåerna i en ändligt djup potentialgrop och en oändligt djup potentialgrop? A. Nollpunktenergin är noll för en ändligt djup potentialgrop. B. De högre energinivåerna är inte kvantiserad för en ändligt djup potentialgrop. C. Energiskillnaden mellan bredvidliggande energinivåer är konstant för en ändligt djup potentialgrop. D. Energin för en partikel kan inte överskrida djupet på potentialgropen för en ändligt djup potentialgrop. 15.3.2016 26

13. En stråle av elektroner med energin E < U b träffar barriären i figuren. Vad händer? 1. Elektronerna fortsätter framåt med oförändrad energi. 2. En del av elektronerna tunnelerar genom barriären och fortsätter framåt med energin E och en del reflekteras bakåt med samma energi. 3. En del av elektronerna tunnelerar genom barriären och fortsätter framåt med en lägre energi och en del reflekteras tillbaka med energin E. 4. Elektronerna reflekteras bakåt med energin E. 14.3.2016 27

13. En stråle av elektroner med energin E < U b träffar barriären i figuren. Vad händer? 1. Elektronerna fortsätter framåt med oförändrad energi. 2. En del av elektronerna tunnelerar genom barriären och fortsätter framåt med energin E och en del reflekteras bakåt med samma energi. 3. En del av elektronerna tunnelerar genom barriären och fortsätter framåt med en lägre energi och en del reflekteras tillbaka med energin E. 4. Elektronerna reflekteras bakåt med energin E. 15.3.2016 28

14. En stråle av elektroner med energin E < U b träffar barriären i figuren. Vad händer? (barriären är mycket tjock) 1. Elektronerna fortsätter framåt med oförändrad energi. 2. En del av elektronerna fortsätter framåt med energin E och en del reflekteras bakåt med samma energi. E 3. En del av elektronerna fortsätter framåt med en lägre energi och en del reflekteras tillbaka med energin E. 4. Elektronerna reflekteras bakåt med energin E. 14.3.2016 29

14. En stråle av elektroner med energin E < U b träffar barriären i figuren. Vad händer? (barriären är mycket tjock) 1. Elektronerna fortsätter framåt med oförändrad energi. 2. En del av elektronerna fortsätter framåt med energin E och en del reflekteras bakåt med samma energi. E 3. En del av elektronerna fortsätter framåt med en lägre energi och en del reflekteras tillbaka med energin E. 4. Elektronerna reflekteras bakåt med energin E. 15.3.2016 30

9. Figuren visar transmissionskoefficienten T som funktion av barriärtjockleken L vid tre tunneleringsexperiment där enda skillnaden mellan experimenten är barriärhöjden U 0. I vilket av experimenten är barriärhöjden högst? 14.3.2016 31

9. Figuren visar transmissionskoefficienten T som funktion av barriärtjockleken L vid tre tunneleringsexperiment där enda skillnaden mellan experimenten är barriärhöjden U 0. I vilket av experimenten är barriärhöjden högst? 15.3.2016 32

15. Vad händer med en atoms massa då den emiterar en foton? A. Massan ökar B. Massan förblir oförändrad. C. Massan minskar. D. Massan blir temporärt negativ. 14.3.2016 33

15. Vad händer med en atoms massa då den emiterar en foton? A. Massan ökar B. Massan förblir oförändrad. C. Massan minskar. D. Massan blir temporärt negativ. 15.3.2016 34