και (Β) προσπίπτουν σε πρίσμα και
εκτρέπονται , όπως φαίνεται στο σχήμα. Ποια ακτίνα φωτός έχει το μεγαλύτερο
μήκος κύματος; (Πανελλήνιες 2003)Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ Φυσική Γενικής Παιδείας
1. Τι διαλαμβάνει η σωματιδιακή φύση του φωτός και από ποιους υποστηρίχθηκε; Ποια φαινόμενα ερμηνεύονται με αυτή;
2. Ποιες άλλες θεωρίες υπάρχουν για την φύση του φωτός, από ποιους υποστηρίχθηκαν και ποια φαινόμενα ερμηνεύουν; Τι δεχόμαστε σήμερα;
3. Τι γνωρίζετε για τήν ηλεκτρομαγνητική (Η/Μ) θεωρία του Maxwell; Από ποιόν επιβεβαιώθηκε. Γράψτε την θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής, ερμηνεύστε τά σύμβολα και δώστε τις μονάδες των μεγεθών πού εμπλέκοντα, στο Διεθνές Σύστημα.
4. Τι γνωρίζετε για την κβαντική θεωρία του Planck; Τι επέβαλε την παραδοχή της; Αναιρεί την κυματική φύση του φωτός;
5. Ποιος μέτρησε πρώτος την ταχύτητα του φωτός και σε τι συνίσταται η αξία αυτής της μέτρησης;
6. Περιγράψτε την μέθοδο μέτρησης της ταχύτητας του φωτός πού εφάρμοσε ο Fizeau. Τι γνωρίζουμε σήμερα για την ταχύτητα του φωτός;
7. Τι γνωρίζετε για τήν ανάκλαση και την διάθλαση του φωτός;
8. Πού οφείλεται η διάθλαση του φωτός;
9. Πώς ορίζεται ο δείκτης διαθλάσεως ενός υλικού μέσου;
10. Εξηγείστε γιατί η συχνότητα του φωτός παραμένει αμετάβλητη, καθώς αυτό διαπερνά μια διαχωριστική επιφάνεια.
11. Να εξαχθεί σχέση μεταξύ μήκους κύματος στο κενό, μήκους κύματος σ’ ένα μέσο και δείκτου διαθλάσεως του μέσου. Τι προκύπτει για το μήκος κύματος του φωτός;
12. Δείξτε ότι το μήκος κύματος του φωτός, όταν αυτό διαδίδεται σε οπτικώς πυκνότερο μέσο, είναι μικρότερο από το μήκος κύματος πού έχει τό φώς, όταν αυτό διαδίδεται σε οπτικώς αραιότερο μέσο ;
13. Ποια χαρακτηριστικά διατηρεί αμετάβλητα το φώς, καθώς διαδίδεται σε ένα οπτικό μέσο, και ποια μεταβάλλει, αν αλλάξει οπτικό μέσο;
14. Τι είναι ο διασκεδασμός του φωτός κατά την διέλευσή του από ένα οπτικό υλικό μέσο;
15. Τι είναι η εκτροπή μιάς μονοχρωματικής ακτίνας από ένα πρίσμα; Πώς ορίζεται η γωνία εκτροπής καί από τί εξαρτάται;
16. Τι είναι το φάσμα του λευκού φωτός και πώς προκύπτει;
17. Ποια συμπεράσματα εξάγονται για τά χαρακτηριστικά του φωτός σε σχέση με την διάδοσή του σε οπτικά μέσα;(μήκος κύματος, δείκτης διαθλάσεως και γωνία εκτροπής).
18. Τι είναι το ουράνιο τόξο και πώς δημιουργείται;
19. Τι είναι το φασματοσκόπιο (ή φασματογράφος) ;
20. Ποια είδη φάσματος γνωρίζετε; Περιγράψτε τα εν συντομία.
21. Ποια ακτινοβολία ονομάζεται υπεριώδης ; Αναφέρετε τις ιδιότητές της.
22. Ποια ακτινοβολία ονομάζεται υπέρυθρη; Αναφέρετε τις ιδιότητές της.
23. Τι είναι το φυσικό φώς και τι το γραμμικά πολωμένο;
24. Τι είναι το πολωτικό φίλτρο, και τι ο πολωτής; Ποιο φαινόμενο ονομάζουμε πόλωση μηχανικού κύματος; Περιγράψτε ένα παράδειγμα.
25. Πώς μπορούμε να διαπιστώσουμε αν μία δέσμη φωτός είναι πολωμένη ή όχι;
26. Τι είναι το μερικώς πολωμένο φώς; Τι γνωρίζετε για την πόλωση από ανάκλαση;
27. Διατυπώστε τους νόμους Snell και Brewster γράφοντας και τις μαθηματικές τους εκφράσεις.
28. Πού οφείλεται η γνωστή «αντηλιά» πού φτάνει στα μάτια μας από επιφάνειες λιμνών, θαλασσών ή χιονισμένων εκτάσεων;
29. Αναφέρετε δύο χρήσεις πολωτικών φίλτρων εξηγώντας την λειτουργία τους.
30. Τι είναι η σκέδαση του φωτός; Πώς πολώνει το φυσικό φώς και από τι εξαρτάται η «ισχύς» του σκεδαζόμενου φωτός;
31. Πώς εξηγείται το κυανούν χρώμα του ουρανού, αλλά και το κόκκινο κατά την δύση και ανατολή του ηλίου; Τι χρώμα θα είχε ο ουρανός αν δεν υπήρχε ατμόσφαιρα και γιατί; Πώς φαίνεται στους αστροναύτες;
32. Ποια σώματα ονομάζονται οπτικώς ενεργά; Αναφέρετε τρία τέτοια σώματα. Τι είναι τά πολωσίμετρα;
33. Δύο
παράλληλες ακτίνες μονοχρωματικού φωτός (Α)
και (Β) προσπίπτουν σε πρίσμα και
εκτρέπονται , όπως φαίνεται στο σχήμα. Ποια ακτίνα φωτός έχει το μεγαλύτερο
μήκος κύματος; (Πανελλήνιες 2003)
34. Να αιτιολογήσετε γιατί ο δείκτης διαθλάσεως ενός οποιουδήποτε οπτικού μέσου για μια μονοχρωματική ακτινοβολία δεν είναι δυνατόν να είναι μικρότερος από την μονάδα. (Πανελλήνιες 2001)
35. Μονοχρωματική ακτινοβολία διαδίδεται σε δύο διαφορετικά υλικά, με δείκτες διαθλάσεως n1, n2, όπου n2 > n1. Να δείξετε ότι λ1 > λ2 , όπου λ1 καί λ2 τά αντίστοιχα μήκη κύματος. (Πανελλήνιες 2001)
36. Μονοχρωματική ακτινοβολία διαδίδεται στο κενό σε απόσταση κατά 50% μεγαλύτερη από την απόσταση πού διαδίδεται σε διαφανές οπτικό μέσο στον ίδιο χρόνο. Να βρεθεί ο δείκτης διάθλασης του οπτικού μέσου για την ακτινοβολία αυτή.
37. Δέσμη
λευκού φωτός προσπίπτει στην επιφάνεια ενός πρίσματος όπως δείχνει το σχήμα και
κατά την έξοδο από το πρίσμα η δέσμη
αναλύεται. Ποιού χρώματος, του ερυθρού ή
του ιώδους, είναι μεγαλύτερη η γωνία εκτροπής; (Πανελλήνιες 2000)
1. Τι πίστευαν οι αρχαίοι Έλληνες (ο Λεύκιππος, ο Δημόκριτος κι ο Επίκουρος) για την σύσταση της ύλης; Γιατί περιέπεσαν σε αφάνεια μέχρι τον 19ο αιώνα, και ποιός επανέφερε στο προσκήνιο τις θεωρίες τους;
2. Τι αποτέλεσε σταθμό στην εξέλιξη των ιδεών για την σύσταση της ύλης; Περιγράψτε τά ατομικά πρότυπα του Thomson και τού Rutherford.
3. Πώς ο Rutherford οδηγήθηκε στο δικό του ατομικό πρότυπο;
4. Τι είναι το γραμμικό φάσμα εκπομπής ενός αερίου και σε τι συνίσταται η αξία του;
5. Τι είναι το συνεχές φάσμα του λευκού φωτός και τι το γραμμικό φάσμα απορρόφησης ενός αερίου; Πώς σχετίζεται το τελευταίο με το γραμμικό φάσμα εκπομπής του ιδίου αερίου;
6. Γιατί το πρότυπο του Rutherford αδυνατεί να ερμηνεύσει τά γραμμικά φάσματα των αερίων;
7. Γιατί ο Bohr οδηγήθηκε σε νέο ατομικό πρότυπο; Ποιες είναι οι παραδοχές στις οποίες στηρίζεται το πρότυπό του;
8. Αναφέρετε δύο ομοιότητες και δύο διαφορές μεταξύ των ατομικών προτύπων Rutherford και Bohr.
9. Υπολογίστε την ολική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου σε συνάρτηση με την ακτίνα της τροχιάς του. Πού οφείλεται η ενέργεια αυτή και ποια είναι η φυσική σημασία του αρνητικού προσήμου;
10. Τι είναι η ακτίνα του Bohr και τι ο κύριος κβαντικός αριθμός; Πώς συνδέεται αυτός με τις τροχιές και με την ολική ενέργεια του ηλεκτρονίου σε κάθε μία από αυτές;
11. Ποια είναι η μέγιστη τιμή της ολικής ενέργειας του ηλεκτρονίου; Σε ποια τιμή του κβαντικού αριθμού αντιστοιχεί, σε ποια επιτρεπόμενη τροχιά και ποια κατάσταση περιγράφει;
12. Ορίστε τις έννοιες : ενεργειακές στάθμες – ενεργειακές καταστάσεις – θεμελιώδης κατάσταση – διεγερμένες καταστάσεις ενός ατόμου.
13. Τι είναι το διάγραμμα ενεργειακών σταθμών; Σχεδιάστε το για την περίπτωση του ατόμου του υδρογόνου.
14. Τι είναι το ηλεκτρονιοβόλτ (eV);
15. Τι είναι η διέγερση ενός ατόμου και τι ονομάζουμε ενέργεια διέγερσης; Τί είναι η αποδιέγερση και πώς γίνεται;
16. Τι είναι ο ιονισμός ενός ατόμου και τι ονομάζουμε ενέργεια ιονισμού; Τι σχέση έχει η τελευταία με την ενέργεια της θεμελιώδους κατάστασης;
17. Περιγράψτε δύο μηχανισμούς παραγωγής φωτονίων. Πώς εξηγείται η ταυτότητα των θέσεων φωτεινών και σκοτεινών γραμμών στα φάσματα εκπομπής και απορρόφησης;
18. Δείξτε πώς το πρότυπο του Bohr περιγράφει τά γραμμικά φάσματα του υδρογόνου αλλά και των υδρογονοειδών ιόντων. Ποια είναι η αδυναμία του προτύπου αυτού;
19. Τι περιγράφει η κβαντομηχανική θεωρία;
20. Πώς ο Roentgen ανακάλυψε τις ομώνυμες ακτίνες και πώς τις ονόμασε;
21. Περιγράψτε διάταξη παραγωγής ακτίνων Χ. Ποια είναι η φύση αυτών;
22. Τι γνωρίζετε για το φάσμα των ακτίνων Χ;
23. Υπολογίστε το μικρότερο μήκος κύματος πού μπορεί να έχει ένα φωτόνιο κατά την εκπομπή του από επιβραδυνόμενο ηλεκτρόνιο λόγω της κρούσης του με την άνοδο, εντός της συσκευής παραγωγής ακτίνων Χ. Από τι εξαρτάται αυτό;
24. Τι γνωρίζετε για τήν απορρόφηση των ακτίνων Χ, από ποιους παράγοντες εξαρτάται αυτή και πώς; Ποιες ακτίνες λέγονται σκληρές και ποιες μαλακές;
25. Αναφέρετε τις χρήσεις των ακτίνων Χ στην Ιατρική και στην βιομηχανία. Σε ποια ιδιότητα των ακτίνων Χ στηρίζονται;
26. Ποιες βιολογικές βλάβες προκαλούν οι ακτίνες Χ;
27. Ερευνητής χειρίζεται συσκευή παραγωγής ακτίνων Χ και επιθυμεί να αυξήσει τη διεισδυτικότητά τους. Πώς θα πρέπει να μεταβάλλει την τάση μεταξύ ανόδου – καθόδου της συσκευής; Να την αυξήσει ή να την ελαττώσει; (Πανελλήνιες 2003).
28. Σε συσκευή παραγωγής ακτίνων Χ, η ισχύς της ηλεκτρονικής δέσμης είναι P και το ελάχιστο μήκος κύματος των εκπεμπομένων φωτονίων του συνεχούς φάσματος είναι λmin. Αν υποδιπλασιάσομε την ισχύ της ηλεκτρονικής δέσμης διατηρώντας σταθερή την ένταση του ρεύματος, τότε, πόσο γίνεται το νέο ελάχιστο μήκος κύματος λ΄min ; (Πανελλήνιες Ιουλίου 2005)
29. 
Το σχήμα δείχνει το
διάγραμμα των ενεργειακών σταθμών του ατόμου του υδρογόνου. Τά μήκη κύματος
λ1,λ2,λ3 είναι μήκη κύματος της ακτινοβολίας πού εκπέμπεται κατά τις μεταβάσεις
του ηλεκτρονίου μεταξύ των ενεργειακών σταθμών, όπως δείχνουν τά βέλη. Να βρεθεί
η σχέση πού συνδέει αυτά τά μήκη κύματος (Πανελλήνιες 2004).
1.
Κατά την αποδιέγερση διεγερμένων ατόμων υδρογόνου, μεταξύ των
ακτινοβολιών πού εκπέμπονται παρατηρούνται και δύο ορατές μονοχρωματικές
ακτινοβολίες Α και Β. Οι ακτινοβολίες Α και Β προέρχονται από τις μεταβάσεις
ηλεκτρονίων απ’ ευθείας στην ενεργειακή στάθμη με κύριο κβαντικό αριθμό
n =2 και ενέργεια κατάστασης Ε2 = -5,44×10-19
Joule. Κάθε φωτόνιο της ακτινοβολίας Α έχει συχνότητα
fA = 4,8× 1014
Hz και κάθε φωτόνιο της ακτινοβολίας Β έχει μήκος
κύματος στον αέρα (κενό) λ0(Β) = 413,1×10-9
m. α. Να υπολογίσετε α1) την ενέργεια του
φωτονίου της ακτινοβολίας Α, α2) την ενέργεια
της διεγερμένης κατάστασης από την οποία έγινε η μετάβαση των ηλεκτρονίων στη
στάθμη n = 2, πού είχε ως αποτέλεσμα την εκπομπή της
ακτινοβολίας Α. β. Οι ακτινοβολίες Α και Β καθώς διαδίδονται στον αέρα (κενό)
προσπίπτουν ταυτόχρονα κάθετα στην επιφάνεια διαφανούς πλακιδίου πάχους
d,με επίπεδες και παράλληλες τις απέναντι επιφάνειες,
όπως φαίνεται στο σχήμα. Αν η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας Β στο
πλακίδιο είναι cB = c0/1,53
να υπολογίσετε το μήκος κύματος της ακτινοβολίας Β μέσα στο πλακίδιο. Δίνεται η
σταθερά του Planck, h =
6,63x10-34 Joule×sec και η ταχύτητα του
φωτός στον αέρα c0 = 3 x108
m/sec
2. Στο σχήμα φαίνονται οι τέσσερις πρώτες ενεργειακές στάθμες του ατόμου του υδρογόνου. ∆ιεγερμένο άτομο υδρογόνου βρίσκεται στην κατάσταση που αντιστοιχεί στον κβαντικό αριθμό n = 3.
α) Ποια ελάχιστη ενέργεια απαιτείται για να ιονιστεί το διεγερμένο αυτό άτομο του υδρογόνου;
β) Ποιο είναι το πλήθος των δυνατών γραμμών του φάσματος εκπομπής του ατόμου αυτού;
γ) Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας το διάγραμμα των ενεργειακών σταθμών και να σχεδιάσετε όλες τις δυνατές μεταβάσεις που δημιουργούν το παραπάνω φάσμα εκπομπής.
δ) Ποια είναι η ελάχιστη ενέργεια που μπορεί να απορροφηθεί από αυτό το διεγερμένο άτομο;
3. Η διαφορά δυναμικού σε σωλήνα παραγωγής ακτίνων Χ είναι 2x104 V. Τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται από την κάθοδο και φθάνουν στην άνοδο με ρυθμό 1017 ηλεκτρόνια ανά δευτερόλεπτο. Να υπολογίσετε: α) την ένταση του ρεύματος των ηλεκτρονίων στον σωλήνα παραγωγής των ακτίνων Χ. β) το ελάχιστο μήκος κύματος λmin των παραγομένων ακτίνων Χ. γ) την ισχύ Px των παραγομένων ακτίνων Χ, αν η απόδοση του σωλήνα παραγωγής ακτίνων Χ είναι 2%. Δίνεται η απόλυτη τιμή του φορτίου του ηλεκτρονίου e =1,6x10-19 Cb, η σταθερά του Planck h= 6,4x10-34 Joule.sec, και η ταχύτητα του φωτός c = 3x108 m/sec
4. Σε μια ακτινογραφία απαιτούνται ακτίνες Χ μήκους κύματος λ = 10–10 m. H ένταση του ρεύματος της δέσμης των ηλεκτρονίων είναι Ι = 40 mA και ο χρόνος λήψης της ακτινογραφίας είναι t = 0,1 sec. Θεωρούμε ότι όλη η κινητική ενέργεια κάθε ηλεκτρονίου μετατρέπεται σε ενέργεια ενός φωτονίου: α) Ποια τάση εφαρμόζεται στο σωλήνα παραγωγής ακτίνων Χ; β) Πόση ισχύ και πόση ενέργεια μεταφέρει η ηλεκτρονική δέσμη; γ) Ποια είναι η ταχύτητα των ηλεκτρονίων τη στιγμή που προσπίπτουν στην άνοδο; δ) Πόσα ηλεκτρόνια ανά δευτερόλεπτο προσπίπτουν στην άνοδο; ε) Πόση είναι η ισχύς της ακτινοβολίας Χ αν η απόδοση της συσκευής σε ακτίνες Χ είναι 2%. στ) Η ενέργεια που μεταφέρεται από την ακτινοβολία σε χρονικό διάστημα ∆t = 0,1s. (θεωρούμε ότι όλη η ενέργεια κάθε ηλεκτρονίου μετατρέπεται σε ενέργεια ενός φωτονίου). Δίνεται η σταθερά του Planck, h = 6,63x10-34 Joule×sec, η ταχύτητα του φωτός στον αέρα c0 = 3 x108 m/sec, το φορτίο του ηλεκτρονίου e =1,16x10-19 Cb , m = 9,1´x0-31 Kgr.
5. Σε συσκευή παραγωγής ακτίνων Χ, η ένταση του ρεύματος της δέσμης των ηλεκτρονίων είναι Ι = 400 mA, ο χρόνος λειτουργίας t = 10 sec και η τάση πού εφαρμόζεται μεταξύ ανόδου και καθόδου είναι 2403 V. Κάθε ηλεκτρόνιο της δέσμης προσπίπτει στην άνοδο και χάνοντας μέρος της κινητικής του ενέργειας, εξέρχεται από αυτή με ενέργεια Ετ =3eV. Τά ηλεκτρόνια πού εξέρχονται από την άνοδο, στη συνέχεια προσπίπτουν σε άτομα υδρογόνου. Να υπολογίσετε α) την ενέργεια πού μεταφέρει η δέσμη των ηλεκτρονίων πρίν προσπέσει στην άνοδο β) τον αριθμό των ηλεκτρονίων πού προσπίπτουν στην άνοδο, γ) το μήκος κύματος των φωτονίων πού εξέρχονται από την άνοδο, στην περίπτωση πού από κάθε ηλεκτρόνιο παράγεται ένα φωτόνιο και δ) την χαμηλότερη δυνατή ενεργειακή στάθμη, στην οποία πρέπει να βρίσκονται τά άτομα του υδρογόνου, ώστε να ιονισθούν από τά ηλεκτρόνια πού εξέρχονται από την άνοδο. Δίνεται η σταθερά του Planck, h = 6,63x10-34 Joule×sec, η ταχύτητα του φωτός στον αέρα c = 3 x108 m/sec και η ολική ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση Ε1 = -13,6 eV.
6. Προκειμένου να διαπιστωθεί η ύπαρξη κοιλότητας στο εσωτερικό ενός μεταλλικού αντικειμένου, χρησιμοποιούνται ακτίνες Χ. Στη διάταξη παραγωγής των ακτίνων Χ, η τάση πού εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου είναι 16575 V. Τά ηλεκτρόνια ξεκινούν από την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα , επιταχύνονται και προσπίπτουν στην άνοδο. Θεωρούμε ότι η θερμοκρασία της καθόδου είναι σταθερή και ότι η κινητική ενέργεια κάθε ηλεκτρονίου μετατρέπεται εξ ολοκλήρου σε ενέργεια ενός φωτονίου σε μία μόνο κρούση. Α) να υπολογίσετε Α1) την κινητική ενέργεια πού έχει κάθε ηλεκτρόνιο όταν φτάνει στην άνοδο. Α2) το ελάχιστο μήκος κύματος της ακτινοβολίας πού εκπέμπεται από το υλικό της ανόδου. Β) Στην παραπάνω διάταξη παραγωγής ακτίνων Χ, μεταβάλλοντας την τάση μεταξύ της ανόδου και της καθόδου, η αρχική ισχύς p1 της δέσμης των ηλεκτρονίων τετραπλασιάζεται και παίρνει την τιμή p2 = 4p1, ενώ η θερμοκρασία της καθόδου διατηρείται σταθερή και η ένταση του ρεύματος των ηλεκτρονίων παραμένει η ίδια. Να υπολογίσετε το ελάχιστο μήκος κύματος της παραγόμενης ακτινοβολίας μετά τον τετραπλασιασμό της ισχύος και να δικαιολογήσετε ποια από τις δύο ακτινοβολίες είναι περισσότερο διεισδυτική. Δίνεται η σταθερά του Planck h = 6,63x10-34 Joule×sec, η ταχύτητα του φωτός στο κενό c0 = 3 x108 m/sec καί ότι 1eV =1,16x10-19 Joule.
7. Άτομο υδρογόνου είναι διεγερμένο και βρίσκεται σε μια ενεργειακή κατάσταση n=x. Το άτομο αποδιεγείρεται και μεταβαίνει στην ενεργειακή κατάσταση με n=2 εκπέμποντας ένα φωτόνιο. Ο λόγος των ενεργειών της τελικής προς την αρχική ενεργειακή κατάσταση είναι 4 και η ενέργεια ιονισμού του ατόμου (όταν αυτό βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση) είναι Eιον= 13,6 eV. Να βρείτε. α. την ενέργεια της θεμελιώδους ενεργειακής κατάστασης β. τον κύριο κβαντικό αριθμό της κατάστασης x γ. το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου φωτονίου. Σε ποια περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος αντιστοιχεί αυτή η μετάβαση; ∆ίνονται c0 = 3x108 m/s, h = 4x10−15 eVxs
8. Φορτισμένα σωματίδια επιταχύνονται και διέρχονται από αέριο υδρογόνο τα άτομα του οποίου βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση. Ένα φορτισμένο σωματίδιο συγκρούεται με ένα ακίνητο άτομο υδρογόνου, στο οποίο δίνει το 75% της κινητικής του ενέργειας. Το άτομο του υδρογόνου παραμένει ακίνητο μετά την κρούση και διεγείρεται σε ενεργειακή στάθμη En, από την οποία για να απομακρυνθεί το ηλεκτρόνιό του σε πολύ μεγάλη απόσταση, όπου δεν αλληλεπιδρά με τον πυρήνα, χρειάζεται ελάχιστη ενέργεια 0,85 eV. α. Να υπολογίσετε τον κβαντικό αριθμό n, της ενεργειακής στάθμης στην οποία διεγέρθηκε το άτομο του υδρογόνου. β. Να σχεδιάσετε το διάγραμμα των ενεργειακών σταθμών του ατόμου, στο οποίο να φαίνονται οι δυνατές μεταβάσεις του ηλεκτρονίου του διεγερμένου ατόμου κατά την αποδιέγερσή του. γ. Να υπολογίσετε την αρχική κινητική ενέργεια του φορτισμένου σωματιδίου. δ. Να υπολογίσετε τη συχνότητα ενός φωτονίου που θα έπρεπε να απορροφηθεί από το ίδιο άτομο του υδρογόνου, ώστε να πραγματοποιηθεί η ίδια μετάβαση στην ενεργειακή στάθμη En.Δίνονται: Η ολική ενέργεια της θεμελιώδους κατάστασης του ατόμου του υδρογόνου Ε1= −13,6 eV καί η σταθερά του Planck h = 4,25x10−15 eVxs.
1. Ποιο φαινόμενο κυρίως οδήγησε στην μελέτη του εσωτερικού του ατόμου;
2. Τι και ποια είναι τά νουκλεόνια;
3. Να δοθούν οι ορισμοί: ατομικός αριθμός Ζ, μαζικός αριθμός Α, ισότοποι και ισοβαρείς πυρήνες. Πώς παριστάνεται συμβολικά ένας πυρήνας Χ;
4. Τά ισότοπα ενός στοιχείου έχουν τις ίδιες χημικές ιδιότητες και γιατί;
5. Τι είναι η ατομική μονάδα μάζας (u) και πώς ορίζεται;
6. Ποια σχέση δίνει την ισοδυναμία μάζας και ενέργειας;
7. Πώς ορίζονται το έλλειμμα μάζας, η ενέργεια συνδέσεως και η ενέργεια συνδέσεως ανά νουκλεόνιο;
8. Τι εκφράζει η ενέργεια συνδέσεως και πώς μετρείται η σταθερότητα ενός πυρήνα;
9. Εξηγείστε το διάγραμμα του σχήματος. Τι συμπεράσματα προκύπτουν από αυτό;
10. Τι είναι η σχάση και τι η σύντηξη; Πώς προκύπτει η ενέργεια πού αποδεσμεύεται κατά τά φαινόμενα αυτά;
11. Τι είναι η ισχυρή πυρηνική δύναμη, ποια είναι τά χαρακτηριστικά της και πώς προέκυψε η αναγκαιότητά της; Γιατί δεν γίνεται εύκολα αντιληπτή;
12. Η ενέργεια των νουκλεονίων του πυρήνα είναι κβαντωμένο μέγεθος; Τι σημαίνει αυτό; Σε ποια ενεργειακή στάθμη αντιστοιχεί η πιο ευσταθής κατάσταση του πυρήνα; Πότε ο πυρήνας είναι σε διέγερση και τι συμβαίνει κατά την αποδιέγερση;
13. Τι είναι τά σωμάτια, τά σωματίδια, και τά αντισωμάτια; Αναφέρετε παραδείγματα για το καθένα από αυτά.
14. Τι είναι το φαινόμενο της διδύμου γενέσεως και τι της εξαϋλώσεως;
15. Με ποιο κριτήριο ταξινομούνται τά υποατομικά σωμάτια και σωματίδια. Αναφέρετε τις κατηγορίες στις οποίες ταξινομούνται.
16. Τι είναι τά αδρόνια; Από τι συνίστανται; Τί φορτίο έχουν σε σχέση με το φορτίο του ηλεκτρονίου; Ποια αλληλεπίδραση εκδηλώνουν; Αναφέρετε δύο γνωστά αδρόνια.
17. Τι είναι τά κουάρκ; Έχουν εσωτερική δομή; Εμφανίζονται ελεύθερα στη φύση; Τι φορτίο έχουν; Ονοματίστε τα.
18. Τι είναι τά λεπτόνια; Έχουν εσωτερική δομή; Σε τι διαφέρουν από τά κουάρκς; Ποια αλληλεπίδραση εκδηλώνουν; Ονοματίστε τα.
19. Αναφέρετε τις αλληλεπιδράσεις (δυνάμεις) πού γνωρίζουμε σήμερα με σειρά μειωμένης ισχύος. Πού εκδηλώνεται η κάθε μία απ’ αυτές; Ποιοι είναι οι φορείς τους; Πώς τις εξηγεί η σύγχρονη φυσική;
20. Ποιες είναι σήμερα οι θεμελιώδεις οντότητες πού η σύγχρονη Φυσική περιγράφει τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις και την εξέλιξη του κόσμου από την γέννησή του μέχρι σήμερα;
21. Ποια σωματίδια υπάρχουν στην ύλη πού παρατηρούμε σήμερα, μετά παρέλευση 15.000.000 ετών, από την έναρξη της Δημιουργίας;
22. Τι είναι η μεταστοιχείωση και τι η ραδιενέργεια;
23. Ποιος είναι ο λόγος πού οι μεγάλοι πυρήνες έχουν πιο πολλά νετρόνια παρά πρωτόνια;
24. Ποιες αρχές πρέπει να τηρούνται σε κάθε πυρηνική αντίδραση;
25. Τι γνωρίζετε για την διάσπαση α; Από πού προκύπτει η παραγόμενη ενέργεια; Αναφέρετε ένα παράδειγμα.
26. Τι γνωρίζετε για την διάσπαση β; Σε ποιες περιπτώσεις διακρίνεται; Αναφέρετε ένα παράδειγμα.
27. Τι γνωρίζετε για την διάσπαση γ; Αναφέρετε ένα παράδειγμα.
28. Τι γνωρίζετε για την διεισδυτική ικανότητα των σωματιδίων α, β, γ και πώς μπορεί να γίνει διαχωρισμός αυτών;
29. Από τι εξαρτάται ο αριθμός ραδιενεργών διασπάσεων; Γράψτε την αντίστοιχη σχέση και ερμηνεύστε τά σύμβολα.
30. Τι ονομάζεται ενεργότητα ραδιενεργού δείγματος; Σε τι μετρείται; Πώς ορίζεται η μονάδα μέτρησής της;
31. Τι είναι ο χρόνος υποδιπλασιασμού ή ημιζωή ενός ραδιενεργού στοιχείου και από τι εξαρτάται;
32. Δώστε την καμπύλη πού απεικονίζει τον αριθμό των πυρήνων πού απομένουν συναρτήσει του χρόνου κατά το φαινόμενο ραδιενεγού διάσπασης (καμπύλη διασπάσεως), γράψτε την αντίστοιχη μαθηματική σχέση και ερμηνεύστε τά σύμβολα. Πώς από αυτή υπολογίζουμε τον χρόνο υποδιπλασιασμού;
33. Τι ονομάζονται πυρηνικές αντιδράσεις; Διατυπώστε τις γενικότερες αρχές της φυσικής οι οποίες πρέπει να τηρούνται κατά την πραγματοποίησή τους. Δώστε την πρώτη πυρηνική αντίδραση πού παρετήρησε ο Rutherford.
34. Πώς ορίζεται η ενέργεια μιάς πυρηνικής αντίδρασης; Ποιες πυρηνικές αντιδράσεις λέγονται εξώθερμες και ποιες ενδόθερμες;
35. Περιγράψτε την διεργασία της πυρηνικής σχάσης. Δώστε ένα παράδειγμα δίνοντας και την πυρηνική αντίδραση.
36. Ποια είναι η αρχή λειτουργίας της ατομικής βόμβας και ποια του πυρηνικού αντιδραστήρα παραγωγής ενέργειας;
37. Περιγράψτε την διαδικασία της πυρηνικής σύντηξης. Με ποιες προϋποθέσεις συμβαίνει; Δώστε τον κύκλο πρωτονίου – πρωτονίου.
38. Τι είναι η κατάσταση πλάσματος και ποιες αντιδράσεις ονομάζονται θερμοπυρηνικές;
39. Σε τι συνίσταται η δυσκολία κατασκευής θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα για παραγωγή ενέργειας;
40. Τι είναι το πρόβλημα της διαχείρισης των πυρηνικών αποβλήτων και πώς αντιμετωπίζεται σήμερα.
41. Περιγράψτε συνοπτικά τις βλάβες και τις ζημιές πού προκαλούν οι ιονίζουσες πυρηνικές ακτινοβολίες.
42. Τι είναι η απορροφηθείσα δόση ακτινοβολίας, τι η ισοδύναμη δόση και σε τι μετρούνται; Αναφέρετε ενδεικτικές τιμές ισοδύναμης δόσης ακτινοβολίας και τις αντίστοιχες επιπτώσεις.
43. Περιγράψτε συνοπτικά τις χρήσεις των πυρηνικών ακτινοβολιών σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.
44. Ο πυρήνας 88Ra224 διασπάται σε 86Rn220 με ταυτόχρονη εκπομπή αγνώστου σωματίου Υ, σύμφωνα με την αντίδραση: 88Ra224 -> 86Rn220 + ΖΥΑ Ποιο είναι το σωμάτιο Υ; (Πανελλήνιες 2000).
45. Αν ένα δείγμα ραδιενεργού υλικού έχει κάποια χρονική στιγμή ενεργότητα 8×104 Bq και το ραδιενεργό υλικό έχει χρόνο υποδιπλασιασμού 60 μέρες, τότε μετά από 120 μέρες πόση θα έχει γίνει η ενεργότητα του δείγματος; (Πανελλήνιες 2005).
46. Το παρακάτω σχήμα παριστά την καμπύλη διάσπασης για ένα δείγμα ραδιενεργού στοιχείου. Ποιος είναι ο χρόνος υποδιπλασιασμού του στοιχείου αυτού; (Πανελλήνιες 2003).
47. Η ενέργεια σύνδεσης ΕΒΧ του πυρήνα ΑΧΖ1 είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια σύνδεσης ΕΒΨ του πυρήνα ΑΨΖ2 . Ποιος από τους παραπάνω δύο πυρήνες είναι σταθερότερος και γιατί; (Πανελλήνιες 2001)
48. Ο χρόνος υποδιπλασιασμού ενός ραδιενεργού υλικού είναι 20 min. Τη χρονική στιγμή t=0, η ενεργότητα ενός δείγματος του υλικού είναι 32 φορές μεγαλύτερη από εκείνη που επιτρέπει την ασφαλή χρήση του δείγματος από τον άνθρωπο. Ποιός είναι ο ελάχιστος χρόνος που πρέπει να περάσει για να είναι ασφαλής η χρήση του δείγματος ; (Πανελλήνιες Ιουλίου 2005)
49. Ο πυρήνας Χ αποτελείται από 8 πρωτόνια και 8 νετρόνια και έχει ενέργεια σύνδεσης 127 MeV. Άλλος πυρήνας Υ αποτελείται από 26 πρωτόνια και 30 νετρόνια και έχει ενέργεια σύνδεσης 492 MeV. Ποιος πυρήνας είναι σταθερότερος; (Πανελλήνιες Ιουλίου 2005)
50. Ένας πυρήνας με μαζικό αριθμό 200 και ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο 8 ΜeV χωρίζεται με κάποια αντίδραση σε δύο μεσαίους πυρήνες με μαζικούς αριθμούς 100, οι οποίοι έχουν ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο 8,8 ΜeV. Η διαδικασία είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη; (Πανελλήνιες 2004).
1. Ένα ραδιενεργό ισότοπο του χημικού στοιχείου Α έχει χρόνο ημιζωής Τ1/2(Α) = 3,5⋅105 sec. Ένα ραδιενεργό ισότοπο του χημικού στοιχείου Β έχει χρόνο ημιζωής Τ1/2(Β)= 4 Τ1/2(Α). Το ραδιενεργό ισότοπο Α, τη χρονική στιγμή t0 = 0, έχει ενεργότητα 7,2⋅105 Bq. Να υπολογίσετε α) τη σταθερά διάσπασης λΑ του ραδιενεργού ισοτόπου Α, β) τον αρχικό αριθμό πυρήνων Ν0(Α) του ισοτόπου Α, γ) το λόγο λΑ/λΒ, όπου λΑ και λΒ είναι οι σταθερές διάσπασης των ισοτόπων Α και Β αντίστοιχα. Δίνεται ln2 = 0,7. (Πανελλήνιες 2002 )
2. Δείγμα ραδιοϊσοτόπου στην έναρξη της μελέτης του (t0=0) έχει ενεργότητα 1200 διασπάσεις ανά λεπτό. Μετά από 6 ώρες η ενεργότητά του ελαττώνεται στις 300 διασπάσεις ανά λεπτό. α) Να βρεθούν οι ενεργότητες σε μονάδες Becquerel. β). Να υπολογίσετε το λόγο Ν0/Ν1, όπου Ν0 είναι ο αριθμός των αδιάσπαστων πυρήνων του ραδιοϊσοτόπου τη χρονική στιγμή t0=0 και Ν1 ο αριθμός των πυρήνων που παραμένουν αδιάσπαστοι μετά από 6 ώρες. γ) Να υπολογίσετε το χρόνο υποδιπλασιασμού (ημιζωή) του ισοτόπου. Δίνεται ότι ln2 = 0,693. (Πανελλήνιες 2004 Εσπερινά).
3. Το 238U92 έχει χρόνο ημιζωής 4,5⋅109 χρόνια και με μια σειρά από διασπάσεις α και β– καταλήγει στο σταθερό ισότοπο 206Pb82 . Θεωρούμε ότι όλοι οι πυρήνες 238U92 που διασπώνται καταλήγουν σε 206Pb82. Ένα ορυκτό τη στιγμή της δημιουργίας του περιείχε 238U92 και καθόλου 206Pb82. Σήμερα στο ορυκτό αυτό ο λόγος του αριθμού των πυρήνων 206Pb82 προς τον αριθμό των πυρήνων 238U92 είναι 1: 8. Να υπολογίσετε: α) τον αριθμό των διασπάσεων α και β– σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση διάσπασης του238U92.
β. τη σταθερά διάσπασης του 238U92 γ) την ηλικία του ορυκτού σε χρόνια. ∆ίνεται: 1 χρόνος =3⋅107 sec . Παραδεχθείτε ότι: ℓn2=0,7 , ℓn8=2,1 , ℓn9=2,2 .(Πανελλήνιες 2004).
4. Το ραδόνιο 222Rn86 είναι ραδιενεργός πυρήνας πού διασπάται με εκπομπή σωματίου α και σχηματίζει πολώνιο Po. Α) Να γράψετε την αντίδραση της διάσπασης αυτής. Β) Ο χρόνος ημιζωής του ραδονίου είναι 3,45⋅105 sec. Να βρείτε τη σταθερά διάσπασης του ραδονίου. Γ) Αν κάποια χρονική στιγμή έχομε 32 διασπάσεις / sec, να βρείτε τον αριθμό των πυρήνων του ραδονίου αυτή τη χρονική στιγμή. Δ) Πόσοι πυρήνες ραδονίου παραμένουν αδιάσπαστοι μετά από χρόνο 1,38⋅106 sec; Ε) Αν έχομε τον ίδιο αριθμό διασπάσεων / sec, σε 234U92 πού έχει χρόνο ημιζωής 6,9⋅1012 sec, να βρέιτε τον αριθμό των πυρήνων του ουρανίου. Θεωρούμε ότι ln2 = 0,69. (Πανελλήνιες 2005 Εσπερινά)
5. Ο πυρήνας ραδίου διασπάται σε ραδόνιο (Rn) με ταυτόχρονη εκπομπή σωματίου α. Α) Να γράψετε την αντίδραση της α διάσπασης. Β) Αν τη χρονική στιγμή t0 = 0 η ενεργότητα του ραδίου είναι 3,2×105 Bq, να βρείτε την ενεργότητα τη χρονική στιγμή t=5Τ1/2. Ένα σωμάτιο α που προκύπτει από τη διάσπαση έχει ενέργεια Eα = 75×10−16 J και κατευθύνεται μετωπικά προς πυρήνα , ο οποίος είναι διαρκώς ακίνητος. Να βρείτε Γ) Την ελάχιστη απόσταση d στην οποία μπορεί να πλησιάσει το σωμάτιο α τον πυρήνα. Δ) Την ηλεκτρική δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ σωματίου α και πυρήνα στην ελάχιστη απόσταση d. ∆ίνονται : kηλ=9×109 Ν×m2/C2 , e2=2,5×10−38 C2. (Πανελλήνιες εσπερ. Ιουλίου 2005).
6. Οι ραδιενεργές ακτινοβολίες εφαρμόζονται ευρέως στην ιατρική. Ως πηγές χρησιμοποιούνται τεχνητώς παραγόμενα ισότοπα. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το ισότοπο του κοβαλτίου 60Co27. Το ισότοπο κοβάλτιο 60Co27 διασπάται με εκπομπή σωματιδίου β− προς νικέλιο Ni, το οποίο βρίσκεται σε μια διεγερμένη ενεργειακή στάθμη. Ο πυρήνας του νικελίου Ni αποδιεγείρεται με εκπομπή ακτινοβολίας γ. A) Να γράψετε τις δύο αντιδράσεις που παριστάνουν τις παραπάνω διασπάσεις. B) Να υπολογίσετε τη σταθερά διάσπασης του κοβαλτίου 60Co27 στο (S.I.), αν ο χρόνος υποδιπλασιασμού του είναι 5,5 έτη. Κάποια χρονική στιγμή t, η ενεργότητα ενός δείγματος κοβαλτίου 60Co27 είναι 4·1013 Βq. Γ) Να υπολογίσετε τον αριθμό των πυρήνων κοβαλτίου 60Co27 τη χρονική στιγμή t. Δ) Να υπολογίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων που θα εκπέμψει το δείγμα, σε χρονικό διάστημα 11 ετών μετά τη χρονική στιγμή t. Δίνονται: 1 έτος =3,15 · 107 s και ℓn2 = 0,693. (Πανελλήνιες. Ιουλίου 2005).
7. Tη χρονική στιγμή μηδέν δείγμα 2·1021 ραδιενεργών πυρήνων Χ με ατομικό αριθμό Ζ και μαζικό αριθμό 222 διασπάται με εκπομπή σωματίου α προς τον θυγατρικό πυρήνα Ψ. Ο χρόνος υποδιπλασιασμού του ραδιενεργού πυρήνα Χ είναι ίσος με 3,45·105s. α. Να γραφεί η αντίδραση της ραδιενεργού διάσπασης α. β. Να υπολογιστεί η σταθερά διάσπασης λ. γ. Να βρεθεί η ενεργότητα του δείγματος τη χρονική στιγμή 13,8·105s. δ. Aν θεωρήσουμε ότι οι ενέργειες σύνδεσης ανά νουκλεόνιο είναι 7,9 MeV για τον μητρικό πυρήνα Χ, 8 MeV για τον θυγατρικό πυρήνα Ψ και 7,5 ΜeV για το σωμάτιο α, να υπολογιστεί η ενέργεια που αποδεσμεύεται ανά σχάση. Δίνεται ℓn2=0,69. (Πανελλήνιες. 2006).
8. To βισμούθιο (Bi) είναι ραδιενεργό και διασπάται προς πολώνιο (Ρo) με την εκπομπή ενός ηλεκτρονίου (διάσπαση β-). Ο πυρήνας του Βi έχει έλλειμμα μάζας ΔΜ=1,75u και τα νετρόνιά του είναι 44 περισσότερα από τα πρωτόνιά του. Ένα δείγμα από το παραπάνω υλικό τη χρονική στιγμή t0 έχει Ν0 = 24·1015 αδιάσπαστους πυρήνες και μέσα στις επόμενες 10 ημέρες εκπέμπει 18·1015 ηλεκτρόνια. α. Να υπολογίσετε την ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα Βi. β. Αν ο πυρήνας του Βi έχει ενέργεια σύνδεσης 7,75 ΜeV/νουκλεόνιο, να βρείτε τον αριθμό νουκλεονίων και πρωτονίων του πυρήνα. γ. Να γράψετε την αντίδραση διάσπασης του Βi προς Ρo. δ. Να βρείτε το χρόνο ημιζωής του Βi. Δίνεται: 1u = 930 ΜeV (Πανελλήνιες 2007 εσπερινά)
9. Λόγω της μεγάλης ενέργειας σύνδεσης των νουκλεονίων των σωματίων α είναι δυνατές πυρηνικές αντιδράσεις κατά τις οποίες πρωτόνια, με σχετικά χαμηλή κινητική ενέργεια, προκαλούν τη διάσπαση ελαφρών πυρήνων. Έστω ότι πρωτόνιο με κινητική ενέργεια 2 MeV προσπίπτει σε ακίνητο πυρήνα Βορίου 5B11 με αποτέλεσμα να δημιουργούνται τρία σωμάτια α. α. Να γράψετε την πυρηνική αντίδραση. β. Να βρείτε την ενέργεια Q της αντίδρασης. γ. Η αντίδραση αυτή είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη; δ. Να υπολογίσετε την κινητική ενέργεια των προϊόντων της αντίδρασης. Για τις μάζες ηρεμίας δίνονται: 1H1 : mH c2= 940 ΜeV, 5B11 : mΒ c2 = 10260 ΜeV, 2He4 : mα c2 = 3730 ΜeV. (Πανελλήνιες 2007).
1. Διατυπώστε
τους κανόνες του Kirchhoff.
2. Σε ποια
αρχή στηρίζεται ο 1ος νόμος και σε ποια ο δεύτερος ;
3. Οι κανόνες
του Kirchhoff
ισχύουν στα κυκλώματα εναλλασσόμενου
ρεύματος;
4. Οι
γεννήτριες παρέχουν ηλεκτρόνια στα
κυκλώματα;
5. Ποιος είναι
ο ρόλος της γεννήτριας σε ένα κύκλωμα;
6. Σε τι
διαφέρει η Η.Ε.Δ. μιάς πηγής από την διαφορά
δυναμικού U=I*R;
7. Δείξτε ότι
η πτώση τάσης U=I*R
είναι άμεση συνέπεια της αρχής διατήρησης
της ενέργειας.
8. Δείξτε ότι
η μελέτη του κυκλώματος με τη χρήση των
διαφορών δυναμικού, οδηγεί στα ίδια
αποτελέσματα με τη μελέτη του από
ενεργειακή άποψη.
9. Ορίστε τις
έννοιες του βρόχου και του κλάδου σε ένα
ηλεκτρικό κύκλωμα.
10. Γιατί το
σφάλμα είναι αναπόφευκτο κατά την μέτρηση
της αντίστασης με αμπερόμετρο και
βολτόμετρο;
11. Σχεδιάστε
κύκλωμα για την μέτρηση αντίστασης (μεγάλης
τιμής) με βολτόμετρο και αμπερόμετρο.
12. Σχεδιάστε
κύκλωμα για την μέτρηση αντίστασης (μικρής
τιμής) με βολτόμετρο και αμπερόμετρο και
εξηγήστε τη διαφοροποίηση με το
προηγούμενο.
13. Σχεδιάστε
γέφυρα Wheatstone.
Σε τι χρησιμεύει; Πότε λέμε ότι ισορροπεί;
Αποδείξτε τη σχέση ισορροπίας.
14. Σχεδιάστε
γέφυρα με χορδή και αποδείξτε τη σχέση
ισορροπίας.
15. Περιγράψτε
τη διάταξη και τη διαδικασία, με την οποία
μπορούμε να μετρήσουμε τον θερμικό
συντελεστή αντίστασης.
16. Να
σχεδιάστε κύκλωμα ποτενσιομέτρου και
κύκλωμα ροοστάτου. Σε τι διαφέρουν ως προς
τις εφαρμογές τους;
17. Σχεδιάστε
κύκλωμα και περιγράψτε τη διαδικασία
μέτρησης ΗΕΔ ενός στοιχείου με
ποτενσιόμετρο.
18. Σχεδιάστε
κύκλωμα και περιγράψτε τη διαδικασία
μέτρησης της εσωτερικής αντίστασης ενός
στοιχείου με ποτενσιόμετρο.
19. Αναφέρετε
τα πλεονεκτήματα των ποτενσιομετρικών
διατάξεων έναντι των βολτομέτρων και
αμπερομέτρων στις μετρήσεις των διαφόρων
μεγεθών στα ηλεκτρικά κυκλώματα.