Ítarleg svör

21.1 Planck og skammtaeðli ljóss

Spurning 1. Sum myndrör sjónvarpa eru CRT (bakskautslampar). Þau nota um það bil 30 kV hröðunarspennu til að senda rafeindir á skjáinn, þar sem rafeindirnar örva fosfóra til að senda frá sér ljósið sem myndar myndirnar sem við horfum á. Myndir þú búast við að röntgengeislar mynduðust líka? Útskýrðu.

1. Nei, vegna þess að allt litróf rafsegulgeislunar er ekki sent út við neitt hitastig.
2. Nei, vegna þess að allt litróf rafsegulgeislunar er ekki sent út við ákveðin hitastig.
3. Já, vegna þess að allt litróf rafsegulgeislunar er sent út við hvaða hitastig sem er.
4. Já, vegna þess að allt litróf rafsegulgeislunar er sent út við ákveðin hitastig.

Spurning 2. Hugsaðu þér annan veruleika þar sem Plancksfasti er 6,626 J·s. Hvaða áhrif hefði þetta á hreyfingu barns í rólu á leikvelli?

1. Barnið gæti rólað á hvaða hraða sem er.
2. Barnið gæti rólað með föstum hraða.
3. Hægt væri að sleppa barninu úr rólunni í hvaða hæð sem er.
4. Aðeins væri hægt að sleppa barninu úr rólunni í tilteknum hæðum.

Spurning 3. Hver er hröðunarspenna röntgenlampa sem myndar röntgengeisla með stystu bylgjulengdina 0,0103 nm?

1. 1,21 × 10¹⁰ V
2. 2,4 × 10⁵ V
3. 3,0 × 10⁻³³ V
4. 1,21 × 10⁵ V

Spurning 4. Á tannlæknastofu yfirgefur sá sem framkvæmir röntgenmyndatöku herbergið á meðan röntgengeislagjafinn er virkur. Starfsfólk tannlæknastofa grípur þó ekki til sambærilegra varúðarráðstafana gagnvart björtu ljósunum í skoðunarherberginu. Útskýrðu þennan mun.

1. Vegna þess að röntgenljóseindir bera mun meiri orku en ljóseindir sýnilegs ljóss getur endurtekin útsetning fyrir röntgengeislum valdið mun meiri uppsöfnuðum frumuskemmdum hjá starfsfólki tannlæknastofu.
2. Vegna þess að röntgenljóseindir hafa lengri bylgjulengd en ljóseindir sýnilegs ljóss getur endurtekin útsetning fyrir röntgengeislum valdið mun meiri uppsöfnuðum frumuskemmdum hjá starfsfólki tannlæknastofu.
3. Vegna þess að röntgenljóseindir hafa lægri tíðni en ljóseindir sýnilegs ljóss getur endurtekin útsetning fyrir röntgengeislum valdið mun meiri uppsöfnuðum frumuskemmdum hjá starfsfólki tannlæknastofu.
4. Vegna þess að röntgenljóseindir eru massameiri en ljóseindir sýnilegs ljóss smjúga þær dýpra inn í vefi, svo endurtekin útsetning fyrir röntgengeislum getur valdið mun meiri uppsöfnuðum frumuskemmdum hjá starfsfólki tannlæknastofu.

21.2 Einstein og ljósröfun

Spurning 5. Þú og samstarfsfélagi þinn á rannsóknarstofu aukið styrk ljóssins sem skín á málmyfirborð. Spáðu fyrir um áhrifin á strauminn sem þið getið mælt og útskýrðu röksemdina.

1. Mældur straumur eykst vegna þess að fleiri rafeindir fara í gegnum efnið.
2. Mældur straumur eykst vegna þess að rafeindir fara hraðar í gegnum efnið.
3. Mældur straumur minnkar vegna þess að færri rafeindir fara í gegnum efnið.
4. Mældur straumur minnkar vegna þess að rafeindir fara hægar í gegnum efnið.

Spurning 6. Skoðaðu útgeislunarróf súrefnis sem sýnt er á myndinni. Hvað má álykta um hraða agnanna sem litrófslínurnar tákna?

1. Agnirnar sem línurnar tákna geta haft hvaða hraða sem er á milli lægstu og hæstu orkunnar í litrófinu.
2. Agnirnar sem línurnar tákna hafa staka hraða sem samsvara litrófslínunum.
3. Til eru agnir með hraða sem er jafn meðaltali björtustu appelsínugulu línunnar og björtustu grænu línunnar.
4. Samkvæmt þessu litrófi eru til agnir með óendanlegan hraða.

Spurning 7. 500 nm ljóseind lendir á hálfleiðandi yfirborði með bindiorkuna 2 eV. Með hvaða hraða losnar rafeind frá hálfleiðandi yfirborðinu?

1. 8,38 × 10⁵ m/s
2. 9,33 × 10⁵ m/s
3. 3 × 10⁸ m/s
4. 4,11 × 10⁵ m/s

Spurning 8. Satt eða ósatt: Meðhöndlun matvæla með jónandi geislun hjálpar til við að koma í veg fyrir að þau skemmist.

1. Satt
2. Ósatt

21.3 Tvíeðli ljóss

Spurning 9. Útskýrðu hvernig Compton-dreifing gæti hafa valdið stórfelldum truflunum á fjarskiptakerfum eftir að kjarnorkuvopn voru prófuð nálægt Los Alamos.

1. Mikill fjöldi nifteinda sem losnaði gæti hafa gleypt orku nálægra rafeinda.
2. Mikill fjöldi ljóseinda sem losnaði gæti hafa miðlað hluta af orku sinni til nálægra rafeinda.
3. Mikill fjöldi nifteinda sem losnaði á miklum hraða gæti hafa valdið dreifingu nálægra rafeinda.
4. Mikill fjöldi ljóseinda sem losnaði gæti hafa valdið því að þessar ljóseindir og nálægar rafeindir juku hraða sinn og breyttu um stefnu.

Spurning 10. Sólarljós ofan lofthjúps jarðar hefur styrkinn 1,30 kW/m². Ef ljósinu er endurkastað beint til baka frá spegli með aðeins litlu bakslagi snýst skriðþungi ljóssins nákvæmlega við og gefur speglinum tvöfaldan innkomandi skriðþunga. Ef spegillinn væri festur við geimfar með sólsegli, hversu hratt færi geimfarið eftir 24 klst.? Athugið að meðalmassi á hvern fermetra geimfarsins er 0,100 kg.

1. 8,67 × 10⁻⁵ m/s²
2. 8,67 × 10⁻⁶ m/s²
3. 94,2 m/s
4. 7,49 m/s

Spurning 11. Skoðaðu rangsæla hreyfingu LightSail-1 umhverfis jörðina. Hvenær hreyfist gervihnötturinn hraðast?

1. Punkti A.
2. Punkti B.
3. Punkti C.
4. Punkti D.

Spurning 12. Hvað gerist við samliðunarmynstur rafeinda þegar hraði þeirra er aukinn?

1. Það verða fleiri svæði með styrkjandi samliðun og færri svæði með eyðandi samliðun.
2. Það verða fleiri svæði með eyðandi samliðun og færri svæði með styrkjandi samliðun.
3. Það verða fleiri svæði með styrkjandi og eyðandi samliðun.
4. Það verða færri svæði með styrkjandi og eyðandi samliðun.