Exam text content

 

FYS-1170 Fysiikka S 3 Topi Rönkkö
Tentti ja 2. välikoe 17.5.2013.

Kaavakokoelma ja luonnonvakiota liitteenä, muuta materiaalia ei saa olla. Kokeessa ei saa olla
ohjelmoitavaa laskinta. Tenttiin kuuluvat tehtävät 1-5, välikoe 2:seen tehtävät 3-7. Halutessasi
voit siis tehdä sekä tentin että välikokeen.

Tehtävä 1-2 vain tenttiin

1. Fotonisuihku aallonpituudeltaan 150 nm ja elektronisuihku, jolla on sama energia fotoneiden kanssa,
menevät saman raon läpi. Etäisellä varjostimella näkyy diffraktiokuvio, jossa fotonit aiheuttavat 1. tumman
viivan kulmassa +25,0* keskisuunnasta. a) Kuinka leveä rako on? b) Missä kulmissa keskisuuntaan nähden ei
osu ollenkaan elektroneja?

2. Vapaan myonin elinikä on lepokoordinaatistossa noin 2,2 js. a) Mikä on myonin elinikä
koordinaatistossa, jossa myonin nopeus on 0,90c? b) Edellisen kohdan myonin nopeus 0,90c on suoraan
maata kohti. Maasta ammutaan myonia kohti lepopituudeltaan 3.0 m pitkä raketti nopeudella 0,50c maan
suhteen. Mikä on raketin pituus myonin koordinaatistossa?

Tehtävät 3-5 sekä tenttiin että toiseen välikokeeseen

3. Laske Si-atomista emittoituvan fotonin taajuus ja energia, kun atomin L-kuorella oleva elektroni siirtyy K-
kuorella olevalle energiatilalle. Vertaa näitä sellaisen fotonin taajuuteen ja energiaan, joka emittoituu
vetyatomista sen elektronin siirtyessä kvanttitilalta n=2, /=1, m;=-1 tilalle n=1, /=0, m;=0. Onko tuloksissa
eroa, ja jos on, mistä ero aiheutuu? Si-atomin järjestysluku Z=14.

4. Hiilimonoksidin sidospituus on 0,1128 nm. Yleisimmän hiili-isotoopin massa on 12.000 u ja hapen 15,995
u. a) Laske neljän alimman rotaatiotason energiat eV-yksiköissä. b) Laske siirtymässä tilalta £=3 tilalle
£=2 emittoituvan fotonin aallonpituus.

5. a) Selitä radiohiiliajoitus.
b) Löydät kesämökin pellosta puisen työkalun, jossa on 300 g hiiltä. Työkalun aktiivisuus on 350 Bg. Mikä
on näytteen ikä?

Tehtävät 6-7 vain toiseen välikokeeseen

6.3) Tee taulukko, joka esittää tilassa n = 4 olevan vetyatomin kaikki kvanttilukuyhdistelmät. Kuinka monta
erilaista kvanttilukuyhdistelmiä on? b) Mikä ovat eri kvanttitilojen energiat? c) Jos vetyatomin elektroni on
L-kuorella, kuinka monta kvanttilukuyhdistelmää atomilla silloin on?

7. a) Selvitä, mitä haluttuja vaikutuksia epäpuhtausatomeilla (seostuksella) on puolijohteessa. Mitä
tarkoitetaan puolijohteen johtavuus- ja valenssiv ? b) Erään pn-liitoksen kyllästysvirta on 0,400 mA
lämpötilassa 290 K. Laske liitoksen virta jännitteillä (i) 1,00 mV ja 100,0 mv ja (ii) jännitteillä -1,00 mV ja -
100,0 mv.