Exam text content

  

 

 

FYS-1170 Fysiikka SIII (5 op) 1. välikoe 17.10.2014

  

Sallitut välineet:

+ Henkilökohtainen tiivistelmä ("luvallinen lunttilappu"), joka on kirjoitettu käsin yhden A4-
kokoisen paperin molemmin puolin ja joka luovutetaan nimellä varustettuna vastauspaperin
mukana. Jos vastaajalla ei ole tiivistelmää, hänen pitää pyytää valvojaa allekirjoittamaan
todistus, ettei tiivistelmää ole ollut käytössä, ja tämä todistus liitetään vastauspaperiin.

e MAOL-taulukot tai muu yo-kirjoituksiin hyväksytty taulukkokirja.

e Laskin, jokaei ole ohjelmoitava, tekstiä tallentava eikä symboliseen laskentaan kykenevä.

   

 

   
  
  
 
   

  
 
    

E Antin television (vm. 1994) kuvaputkessa elektronit kiihdy-
tetään levosta liikkeelle 20,0 kV jännitteellä. a) Kuinka suuren
vauhdin elektronit saavat (suhteellisuusteorian mukaan)? b) Jos [
laskussa ei otettaisi suhteellisuusteoriaa huomioon, saataisiinko
elektronien vauhdille liian suuri vai liian pieni arvo? c) Kuinka
monta prosenttia oikeasta (eli a-kohdan) arvosta b-kohdan las-
kutavassa tehty virhe olisi?

2: Kurssissa on tarkasteltu erityisesti neljää ilmiötä, joissa joidenkin piirteiden selittäminen ei
onnistu pitämällä valoa aaltoliikkeenä. Kerro kussakin neljässä tapauksessa (jotka nimetään
tämän kysymyksen a-, b-, c- ja d-kohdiksi) sanallisesti, lyhyesti, ilman kaavoja ja tunnuksia,
mitkä ovat ne piirteet, joita valon aaltoluonne ei selitä. (Huomaa, että sinua ei pyydetä
antamaan noiden piirteiden selityksiä valon hiukkasluonteen avulla, vaan riittää, että
kohdennat aaltoliikemallin epäonnistumiset. Kussakin tapauksessa pelkästä ilmiön oikeasta
nimestä saa puoli pistettä ja piirteiden oikeasta kuvauksesta pisteen lisää.)

3. Olet lukenut ahkerasti fysiikan tenttiin ja nukahtanut unohtaen
keittolevyn päälle. Kun heräät palovaroittimen ääneen, levy jo
hehkuu. Koska sinulla Sattuu olemaan lainassa MWIR: alueen ;
spektrianalysaattori, v
Jakauman maksimi osoittautuu olevan 3,1 Hm kohdalla. Levyn
halkaisija on 15 cm ja sähköteho 1,5 kW. Valuraudan emissii-
visyys on 0,60. a) Kuinka suuri on keittolevyn lämpötila cel-
siusasteina? b) Montako prosenttia hehkuvan levyn sähkö-
tehosta kuluu säteilyyn?

4. Atomin erään viritystilan keskimääräinen elinaika on 2,35 us. Viritystilan purkautuessa
atomi lähettää fotonin, jonka aallonpituus on 653 nm. Laske a) kyseisen viritystilan energian
epätarkkuus ja b) kyseisen aallonpituuden leveys atomin lähettämän säteilyn spektrissä.

5 Hiukkanen liikkuu x-akselilla ja on stationaarisessa tilassa, jota kuvaava aaltofunktio on
Alax — x? X1 — 1) välillä O < x < a ja nolla kaikkialla muualla. (Tässä "i" on imaginaari-
yksikkö.) a) Normita tämä aaltofunktio, ts. laske kertoimen 4 arvo. b) Laske hiukkasen
paikan odotusarvo. c) Laske todennäköisyys sille, että hiukkasen paikka x < 4/3.

6. Elektroni liikkuu kahdessa alueessa I ja II, joissa sillä on eri potentiaalienergia. Elektronin
(vakioinen) kokonaisenergia on kumpaakin potentiaalienergiaa suurempi. Alueessa I elek-
tronin aineaallonpituus (eli de Broglien aallonpituus) on 100 nm ja alueessa II tuo aallon-
pituus on 120 nm. a) Kummassa alueessa I vai II potentiaalienergia on korkeampi, ja millä
perusteella? b) Laske elektronin potentiaalienergiat noissa alueissa, kun lisäksi tiedetään,
että elektronin kokonaisenergia on kaksi kertaa sen potentiaalienergia alueessa II.
 

 

Anna - mau ja aasla (M suolet hu G:

Yleiset vastausohjeet Fysiikka S III:n välikokeessa 17.10.2014:

Sallitut välineet:

Henkilökohtainen tiivistelmä ("luvallinen lunttilappu"), joka on kirjoitettu käsin yhden A4-
kokoisen paperin molemmin puolin ja joka luovutetaan nimellä varustettuna vastauspaperin
mukana. Jos vastaajalla ei ole tiivistelmää, hänen pitää pyytää valvojaa allekirjoittamaan
todistus, ettei tiivistelmää ole ollut käytössä, ja tämä todistus liitetään vastauspaperiin.
MAOL-taulukot tai muu yo-kirjoituksiin hyväksytty taulukkokirja.

Laskin, joka ei ole ohjelmoitava, tekstiä tallentava eikä symboliseen laskentaan kykenevä.

Tehtävät:

Kuudesta kysymyksestä ainoastaan viiteen saa vastata. Jos vastaa kuuteen, viisi huonointa ote-
taan arvostelussa huomioon.

Kaikki tehtävät ovat keskenään samanarvoisia (6 p.). Ellei toisin mainita, kussakin tehtävässä
myös kaikki alakohdat ovat keskenään samanarvoisia.

Tehtävät eivät ole vaikeusjärjestyksessä.

Ellei toisin mainita, tehtävien ratkaisemisessa saa johtamatta käyttää kaikkia kaavoja, jotka on
esitetty luennoilla tai löytyvät sallitusta taulukkokirjasta.

Muotoseikkoja:

Kirjoita jokaisen vastausarkin oikeaan yläkulmaan nimesi, opiskelijanumerosi, vuosikurssisi ja
tentin päivämäärä

 

 

 

+ Palauta arkit sisäkkäin ja jätä päällimmäisen arkin yläosasta noin neljäsosa vapaaksi em. mer-
kintöjä lukuun ottamatta.

e Vastaa kullakin sivulla vain yhteen kysymykseen, vaikka tilaa jäisi runsaastikin käyttämättä.

e Käytä suttupaperia, jotta varsinaisesta vastauksestasi tulee siisti, mutta muista kirjoittaa myös
vastauspaperiin laskujesi kaikki olennaiset vaiheet ja perustelut.

e Vedä vastauspapereissa "henkselit" sellaisten merkintöjen yli, joita et halua arvosteltaviksi.

+ Joset vastaa lainkaan, palauta kuitenkin yksi tyhjä vastausarkki nimelläsi ym. varustettuna.

+ Kysymyspaperin ja suttupaperit saat pitää.

Arvostelu:

Kokeesta annetaan pisteitä 0-30. Aikanaan arvosanaa määrättäessä välikoepisteiden summan
puolikkaaseen lisätään laskuharjoitushyvitys (0-3). Näin saadun pistemäärän on oltava vähin-
tään 15, jotta kurssista pääsee välikokeilla läpi. Lisäksi vaaditaan laskuharjoitusten hyväksytty
suorittaminen ja osallistuminen molempiin välikokeisiin siten, että huonommin onnistuneesta
kokeesta on saatu vähintään viisi pistettä.

Tentin tulos ilmoitetaan osallistujille sähköpostitse ja lyhyet ratkaisuohjeet julkaistaan verkossa.
Oman vastauspaperinsa saa nähdäkseen välikokeen korjaamista seuraavissa laskuharjoituksissa
ja sen jälkeen puolen vuoden ajan kuulustelijan huoneessa.