Monivalinnat (101–105) Jaa 101. Aallonpituus, taajuus ja fotonien energia Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Täydennä vastaukset. 1. Radioaaltojen taajuus on 104 MHz. Laske radioaaltojen aallonpituus. [[$\mathrm{m}$]] 2. Näkyvän valon fotonin aallonpituus on 555 nm. Laske fotonin taajuus. [[$\mathrm{THz}$]] 3. Fotonin taajuus on [[$23\cdot 10^{13} \ \mathrm{Hz}$]]. Laske fotonin energia jouleissa. [[$\cdot 10^{-19} \ \mathrm{J}$]] 4. Fotonin energia on [[$7{,}2\cdot 10^{-13} \ \mathrm{J}$]]. Laske fotonin energia yksikössä eV. [[$\mathrm{MeV}$]] 5. Fotonin aallonpituus on 624 nm. Laske fotonin energia yksikössä eV. [[$\mathrm{eV}$]] Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 102. Valosähköilmiö Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Ledin valon aallonpituus on 590 nm. Se kohdistetaan metalliin, jolloin metallista irtoaa elektroneja. Tapahtuu valosähköilmiö. 1. Mitä tapahtuu, kun valon intensiteettiä kasvatetaan? Metallista irtoavien elektronien liike-energia ja lukumäärä kasvavat. Metallista irtoavien elektronien liike-energia kasvaa, mutta lukumäärä ei muutu. Metallista irtoavien elektronien liike-energia ei muutu, mutta lukumäärä kasvaa. Metallista irtoavien elektronien liike-energia ja lukumäärä eivät muutu. 2. Mitä tapahtuu, kun metalliin osuva valo vaihdetaan aallonpituudeltaan lyhyemmäksi? Metallista irtoavien elektronien liike-energian maksimiarvo kasvaa. Metallista irtoavien elektronien liike-energian maksimiarvo ei muutu. Metallista irtoavien elektronien liike-energian maksiarvo pienenee. Metallista ei irtoa enää elektroneja. 3. Metalli vaihdetaan alumiiniin. Alumiinin irrotustyö on 4,28 eV. Irtoaako alumiinista elektroneja, kun ledin 590 nm:n valo kohdistetaan sen pintaan? Irtoaa. Ei irtoa. Ei voida tietää annettujen tietojen perusteella. 4. Kuinka suuri on korkeintaan aallonpituus sellaiselle valolle, joka aiheuttaa valosähköilmiön alumiinissa? nm 5. Mikä valosähköilmiössä osoittaa säteilyn energian kvantittumisen? Säteilyn intensiteetin kasvattaminen voimistaa valosähköilmiötä. Valosähköilmiön toteutuminen ei riipu säteilyn aallonpituudesta. Säteilyn intensiteetti ei vaikuta valosähköilmiön toteutumiseen, mutta säteilyn aallonpituus vaikuttaa. Valosähköilmiön tapahtuminen on erilaista eri metalleille. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 103. Valosähköilmiön mallintaminen Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Valosähköilmiön tutkimuksessa metalliin kohdistettiin valoa erilaisilla aallonpituuksilla. Irronneiden elektronien suurin liike-energia mitattiin. Liike-energian havaittiin olevan sitä suurempi, mitä lyhyempi oli valon aallonpituus. Mittaustulokset ovat taulukossa alla. [[$ \lambda $]] (nm) 611 588 525 505 472 [[$E_{\text{k,max}}$]] (eV) 0,082 0,147 0,428 0,512 0,675 1. Aallonpituuksien perusteella laskettiin valon taajuudet. Täydennä taulukosta puuttuva taajuus. [[$ f (10^{14} \text { Hz})$]] 5,10 5,71 5,94 6,35 [[$E_{\text{k,max}}(\text {eV})$]] 0,082 0,147 0,428 0,512 0,675 Taulukosta puuttuvan taajuuden suuruus on: [[$\cdot 10^{14}$]] Hz 2. Miten valosähköilmiö selitetään energian muuntumisen näkökulmasta? Valosähköilmiössä elektronin energia muuntuu säteilykvantin energiaksi. Valosähköilmiössä elektronin energia muuntuu fotonin irrottamiseen kuluvaksi työksi. Valosähköilmiössä säteilykvantin energia muuntuu elektronin irrottamiseen kuluvaksi työksi ja elektronin liike-energiaksi. Valosähköilmiössä fotonin energia muuntuu elektronin irrottamiseen kuluvaksi työksi ja uuden säteilykvantin energiaksi. 3. Energian muuntumista kuvaa yhtälö [[$E_{\text {k,max}}=hf-W_0$]], jossa [[$h$]] on Planckin vakio ja [[$W_0=$]] metallille ominainen irrotustyö. Yhtälön mukainen riippuvuus ilmenee alla olevassa kuvaajassa, jossa mittauspisteisiin on sovitettu suora. Päättele kuvaajan perusteella Planckin vakion ja irrotustyön suuruudet kolmen merkitsevän numeron tarkkuudella. [[$h=$]] [[$\cdot 10^{-15}$]] eVs [[$W_0=$]] eV 4. Tulosten perusteella voidaan myös määrittää pienin valon taajuus, jolla elektroneja irtoaa kyseisestä metallista. Tämän rajataajuuden suuruus on kahden merkitsevän numeron tarkkuudella [[$\cdot 10^{14} \ \mathrm{Hz}$]] Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 104. Aaltohiukkasdualistisia ilmiöitä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Aaltohiukkasdualismin mukaan sekä sähkömagneettisella säteilyllä että hiukkasilla on aalto- ja hiukkasluonne. Valitse, millaista säteilyn tai hiukkasen ominaisuutta seuraavat ilmiöt havainnollistavat. 1. Fotoni-elektroni-systeemin liikemäärän säilyminen Comptonin sironnassa Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne 2. Elektronien radan mallintaminen Newtonin lakien avulla magneettikentässä Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne 3. Laservalon tuottama interferenssikuvio, kun valo kulkee hilan läpi Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne 4. Elektronien osumakohdat muodostavat maksimeja ja minimejä niiden kuljettua kaksoisraon läpi Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne 5. Valon energian absorptio valosähköilmiössä Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 105. Kvanttifysiikan sovelluksia Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Yhdistä käsite sitä vastaavaan sovellukseen. Kirjoita kenttään käsitettä vastaava kirjain. A Aineaalto B Fotonien liikemäärä C Superpositiotila D Tunneloituminen 1. Aurinkopurje 2. Elektronimikroskooppi 3. Kvanttitietokone 4. Flash-muistitikku 5. Radioaktiivinen hajoaminen Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
101. Aallonpituus, taajuus ja fotonien energia Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Täydennä vastaukset. 1. Radioaaltojen taajuus on 104 MHz. Laske radioaaltojen aallonpituus. [[$\mathrm{m}$]] 2. Näkyvän valon fotonin aallonpituus on 555 nm. Laske fotonin taajuus. [[$\mathrm{THz}$]] 3. Fotonin taajuus on [[$23\cdot 10^{13} \ \mathrm{Hz}$]]. Laske fotonin energia jouleissa. [[$\cdot 10^{-19} \ \mathrm{J}$]] 4. Fotonin energia on [[$7{,}2\cdot 10^{-13} \ \mathrm{J}$]]. Laske fotonin energia yksikössä eV. [[$\mathrm{MeV}$]] 5. Fotonin aallonpituus on 624 nm. Laske fotonin energia yksikössä eV. [[$\mathrm{eV}$]] Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
102. Valosähköilmiö Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Ledin valon aallonpituus on 590 nm. Se kohdistetaan metalliin, jolloin metallista irtoaa elektroneja. Tapahtuu valosähköilmiö. 1. Mitä tapahtuu, kun valon intensiteettiä kasvatetaan? Metallista irtoavien elektronien liike-energia ja lukumäärä kasvavat. Metallista irtoavien elektronien liike-energia kasvaa, mutta lukumäärä ei muutu. Metallista irtoavien elektronien liike-energia ei muutu, mutta lukumäärä kasvaa. Metallista irtoavien elektronien liike-energia ja lukumäärä eivät muutu. 2. Mitä tapahtuu, kun metalliin osuva valo vaihdetaan aallonpituudeltaan lyhyemmäksi? Metallista irtoavien elektronien liike-energian maksimiarvo kasvaa. Metallista irtoavien elektronien liike-energian maksimiarvo ei muutu. Metallista irtoavien elektronien liike-energian maksiarvo pienenee. Metallista ei irtoa enää elektroneja. 3. Metalli vaihdetaan alumiiniin. Alumiinin irrotustyö on 4,28 eV. Irtoaako alumiinista elektroneja, kun ledin 590 nm:n valo kohdistetaan sen pintaan? Irtoaa. Ei irtoa. Ei voida tietää annettujen tietojen perusteella. 4. Kuinka suuri on korkeintaan aallonpituus sellaiselle valolle, joka aiheuttaa valosähköilmiön alumiinissa? nm 5. Mikä valosähköilmiössä osoittaa säteilyn energian kvantittumisen? Säteilyn intensiteetin kasvattaminen voimistaa valosähköilmiötä. Valosähköilmiön toteutuminen ei riipu säteilyn aallonpituudesta. Säteilyn intensiteetti ei vaikuta valosähköilmiön toteutumiseen, mutta säteilyn aallonpituus vaikuttaa. Valosähköilmiön tapahtuminen on erilaista eri metalleille. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
103. Valosähköilmiön mallintaminen Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Valosähköilmiön tutkimuksessa metalliin kohdistettiin valoa erilaisilla aallonpituuksilla. Irronneiden elektronien suurin liike-energia mitattiin. Liike-energian havaittiin olevan sitä suurempi, mitä lyhyempi oli valon aallonpituus. Mittaustulokset ovat taulukossa alla. [[$ \lambda $]] (nm) 611 588 525 505 472 [[$E_{\text{k,max}}$]] (eV) 0,082 0,147 0,428 0,512 0,675 1. Aallonpituuksien perusteella laskettiin valon taajuudet. Täydennä taulukosta puuttuva taajuus. [[$ f (10^{14} \text { Hz})$]] 5,10 5,71 5,94 6,35 [[$E_{\text{k,max}}(\text {eV})$]] 0,082 0,147 0,428 0,512 0,675 Taulukosta puuttuvan taajuuden suuruus on: [[$\cdot 10^{14}$]] Hz 2. Miten valosähköilmiö selitetään energian muuntumisen näkökulmasta? Valosähköilmiössä elektronin energia muuntuu säteilykvantin energiaksi. Valosähköilmiössä elektronin energia muuntuu fotonin irrottamiseen kuluvaksi työksi. Valosähköilmiössä säteilykvantin energia muuntuu elektronin irrottamiseen kuluvaksi työksi ja elektronin liike-energiaksi. Valosähköilmiössä fotonin energia muuntuu elektronin irrottamiseen kuluvaksi työksi ja uuden säteilykvantin energiaksi. 3. Energian muuntumista kuvaa yhtälö [[$E_{\text {k,max}}=hf-W_0$]], jossa [[$h$]] on Planckin vakio ja [[$W_0=$]] metallille ominainen irrotustyö. Yhtälön mukainen riippuvuus ilmenee alla olevassa kuvaajassa, jossa mittauspisteisiin on sovitettu suora. Päättele kuvaajan perusteella Planckin vakion ja irrotustyön suuruudet kolmen merkitsevän numeron tarkkuudella. [[$h=$]] [[$\cdot 10^{-15}$]] eVs [[$W_0=$]] eV 4. Tulosten perusteella voidaan myös määrittää pienin valon taajuus, jolla elektroneja irtoaa kyseisestä metallista. Tämän rajataajuuden suuruus on kahden merkitsevän numeron tarkkuudella [[$\cdot 10^{14} \ \mathrm{Hz}$]] Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
104. Aaltohiukkasdualistisia ilmiöitä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Aaltohiukkasdualismin mukaan sekä sähkömagneettisella säteilyllä että hiukkasilla on aalto- ja hiukkasluonne. Valitse, millaista säteilyn tai hiukkasen ominaisuutta seuraavat ilmiöt havainnollistavat. 1. Fotoni-elektroni-systeemin liikemäärän säilyminen Comptonin sironnassa Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne 2. Elektronien radan mallintaminen Newtonin lakien avulla magneettikentässä Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne 3. Laservalon tuottama interferenssikuvio, kun valo kulkee hilan läpi Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne 4. Elektronien osumakohdat muodostavat maksimeja ja minimejä niiden kuljettua kaksoisraon läpi Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne 5. Valon energian absorptio valosähköilmiössä Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne Hiukkasen aaltoluonne Hiukkasen hiukkasluonne Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
105. Kvanttifysiikan sovelluksia Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Yhdistä käsite sitä vastaavaan sovellukseen. Kirjoita kenttään käsitettä vastaava kirjain. A Aineaalto B Fotonien liikemäärä C Superpositiotila D Tunneloituminen 1. Aurinkopurje 2. Elektronimikroskooppi 3. Kvanttitietokone 4. Flash-muistitikku 5. Radioaktiivinen hajoaminen Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
