Yhteenveto ja itsearviointi

Yhteenveto

Aaltohiukkasdualismi

  • Sekä sähkömagneettinen säteily että hiukkaset ovat luonteeltaan dualistisia. Niillä on sekä aaltomaisia että hiukkasmaisia ominaisuuksia.
  • m-massaisilla, nopeudella v etenevillä hiukkasilla on niiden aalto-ominaisuutta kuvaava de Broglien aallonpituus: [[$ {\lambda}_{d.B}=\dfrac{h}{mv} $]]​.

Kaksoisrakokoe

  • Kaksoisrakokoe ilmentää hiukkasten tai valon aaltohiukkasdualistista luonnetta. 
  • Yksittäiset massalliset hiukkaset tai intensiteetiltään heikko valo voidaan havaita kaksoisraon läpi kuljettuaan hiukkasmaisesti, eli pistemäisinä havaintoina.
  • Pidemmän ajan kuluessa suuri määrä yksittäisiä havaintoja muodostaa interferenssikuvion.
  • Koska kuvio muodostuu, vaikka hiukkaset kulkevat raosta yksi kerrallaan, aaltoluonne on yksittäisen hiukkasen, ei vain hiukkasjoukon ominaisuus.


Kvanttimekaniikka

  • Teoria, joka kuvaa aaltohiukkasdualististen hiukkasten käyttäytymistä.
  • Ilmenee lähinnä mikroskooppisen mittakaavan ilmiöissä.
  • Keskeisiä ominaisuuksia:
    • Ennustaa vain todennäköisyyksiä, mittaustuloksia ei voi tietää etukäteen.
    • Hiukkasten ominaisuuksilla, kuten paikalla, voi olla useita arvoja yhtä aikaa.
    • Useat suureet, kuten hiukkasen energia, ovat kvantittuneita, eli voivat saada vain tiettyjä arvoja.

Testaa osaamisesi! Maks. 15 p.

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Tehtävä 1 on monivalintatehtävä. Ratkaise tehtävät 2 ja 3 vaiheittain ja perustellen. Pisteytä omat ratkaisusi malliratkaisun avulla ja merkitse pistemääräsi tehtävän jälkeiseen valintaruutuun.

1. Valitse oikea vaihtoehto. (5 p.)

a) Hiukkasen nopeuden kasvaessa sen de Broglien aallonpituus




b) Elektroneilla suoritettu kaksoisrakokoe on osoitus




c) Aaltohiukkasdualismin mukaan




d) Fotoni voi vuorovaikuttaa elektronin kanssa




e) Hiukkasen energia on kvantittunut eli




2. Ratkaise tehtävä vaiheittain ja perustellen. Pisteytä vastauksesi malliratkaisun perusteella. (4 p.)

Elektronin energia on 120 eV. Laske elektronin de Broglien aallonpituus.

Näytä ratkaisu

Oman ratkaisun pistemäärä:



3. Ratkaise tehtävä vaiheittain ja perustellen. Pisteytä vastauksesi malliratkaisun perusteella. (6 p.)

a) Mitä tarkoittaa kvanttifysiikan aaltohiukkasdualismi? (2 p.)
b) Anna esimerkki ilmiöistä, joiden kautta dualismi ilmenee
i) sähkömagneettiselle säteilylle,
ii) jollekin hiukkaselle. (4 p.)
Huomaa, että tarvitset vähintään neljä ilmiötä. [K2012/9]

Näytä ratkaisu

Oman ratkaisun pistemäärä:


Tallenna vastauksesi. Testin maksimipistemäärä on 15 p.

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen