Exam text content

 

FYS-1170 Fysiikka S 3, tentti 20.09.10
Tentissä ei saa käyttää ohjelmoitavaa laskinta

1) Oheinen kuva esittää kvanttimekaanisen ja klassisen

harmonisen värähtelijän todennäköisyystiheyden. 1WcoP
Perustele vastauksesi seuraaviin kohtiin.

a) Missä kvanttitilassa n kvanttimekaaninen värähtelijä
on?

b) Miksi todennäköisyydet eroavat toisistaan merkittävästi
etäisyydellä +4 kvantti- ja klassisen värähtelijän
tapauksessa?

c) Pysyykö kvanttimekaanisesti värähtelevän hiukkasen
liike-energia ja aallonpituus vakiona eri etäisyyksillä x?

d) Miten värähtelevän hiukkasen kokonaisenergia riippuu
hiukkasen paikasta? vonaa irma mm

€) Miksi todennäköisyystiheys kasvaa, kun etäisyys x

kasvaa?

£) Klassisen harmonisen värähtelijän kokonaisenergia voi olla nolla. Kuinka on kvanttimekaanisen
värähtelijän kanssa?

 

1
1

1

i
a
1

1
A

2) Avaruusalus Spacebus etenee Maasta kohti planeettaa Xzeryg nopeudella 0,600 c Maan suhteen.
Eräät Spacebusin kiireiset matkustajat siirtyvät nopeampaan Express Spacebusiin, joka liikkuu
Spacebusin suhteen nopeudella 0,300 c.

a) Millä nopeudella Express Spacebus liikkuu Maan suhteen?

b) Kun Express Spacebusilta lähetään valonsäteellä tieto aluksen vaihdosta Xzerygin matkustaja-
asemalle, niin millä nopeudella kyseinen valonsäde liikkuu Xzerygin ja millä nopeudella Maan suhteen?
Perustele! -

c) Express Spacebusissa on kaikkiin suuntiin säteilevä varoitusvalo. Minkä muotoisia valoaaltorintamat
ovat Xzerygistä ja minkä muotoisia hitaammasta Spacebusista katsottuna? Perustele!

3) a) Selvitä, mitä haluttuja vaikutuksia epäpuhtausatomeilla (seostuksella) on puolijohteessa.

b) Mitä tarkoitetaan puolijohteen johtavuus- ja valenssivyöllä?
c) Luettele, millaisia sidoksia kiinteissä kiteisissä aineissa esiintyy.

4) a) Mikä on pienin vetyatomille annettava energia eV-yksiköissä niin, että perustilassa oleva vety voisi

"lähettää Balmerin sarjan H, viivan (tilalle n = 2 päätyvä siirtymä)? b) Kuinka monta eritaajuista fotonia

vety voi lähettää, jos se on alun perin energiatasolla n =3 ja päätyy lopulta perustilalle? Laske kussakin
tapauksessa lähetetyn fotonin aallonpituus ja taajuus.

5) Mitä hiukkasia ytimestä lähtee seuraavissa ydinmuutoksissa:
a) Si AI P:26,986703amy, D:26,981539 amy, m, : 0,000548580amy
b) b) SIU — Th? Massat : 238,0508 amy, 234,04362 amy, 4,0026031amy
e) €) KAs > 11Se? 1As:T3,923933 amy, 11Se: 73,92248 amy

Laske myös vastaavat hajoamisenergiat! Saatko lasketuksi edellä olevissa tapauksissa tulosytimen liike-
energian, jos lähtöydin on aluksi levossa?

Käännä!