Εκφώνηση: Ένα ηλεκτρόνιο, ένα σωμάτιο άλφα και ένα νετρόνιο κινούνται με ταχύτητες αρκετά μικρότερες από την ταχύτητα του φωτός και έχουν την ίδια κινητική ενέργεια. Σε ποιο από τα σωματίδια αντιστοιχεί το μεγαλύτερο και σε ποιο το μικρότερο μήκος κύματος de Broglie;
Λύση:
Απάντηση: Από K=p²/2m έχουμε p=√(2mK) — για ίδια K, μεγαλύτερη μάζα δίνει μεγαλύτερη ορμή. Αφού λ=h/p, μεγαλύτερη ορμή σημαίνει μικρότερο λ. Σειρά μαζών: m_e≪m_n<m_α, άρα το ηλεκτρόνιο (μικρότερη μάζα) έχει το ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ λ, και το σωμάτιο άλφα (μεγαλύτερη μάζα) το ΜΙΚΡΟΤΕΡΟ λ.
Εκφώνηση: Στο σχήμα 7.20 φαίνονται τέσσερις περιπτώσεις ηλεκτρονίων που κινούνται μέσα σε ηλεκτρικό ή μέσα σε μαγνητικό πεδίο. Σε ποια ή σε ποιες περιπτώσεις το μήκος κύματος de Broglie α) μεγαλώνει; β) μικραίνει; γ) μένει ίδιο; (Στο σχήμα: (α) ηλεκτρόνιο με ταχύτητα προς τα δεξιά μέσα σε ηλεκτρικό πεδίο με φορά προς τα αριστερά· (β) ηλεκτρόνιο με ταχύτητα προς τα αριστερά μέσα σε ηλεκτρικό πεδίο με φορά προς τα αριστερά· (γ) ηλεκτρόνιο με ταχύτητα προς τα αριστερά μέσα σε μαγνητικό πεδίο με φορά προς τα αριστερά· (δ) ηλεκτρόνιο με ταχύτητα προς τα πάνω μέσα σε μαγνητικό πεδίο με φορά προς τα αριστερά.)
Λύση:
Απάντηση: α) Μεγαλώνει στην περίπτωση (β) (η δύναμη −eE είναι αντίθετη στην ταχύτητα, το ηλεκτρόνιο επιβραδύνεται). β) Μικραίνει στην περίπτωση (α) (η δύναμη −eE είναι ομόρροπη με την ταχύτητα, το ηλεκτρόνιο επιταχύνεται). γ) Μένει ίδιο στις περιπτώσεις (γ) (υ παράλληλη στο Β, καμία δύναμη) και (δ) (η δύναμη Lorentz είναι κάθετη στην υ, το μέτρο της ορμής δεν αλλάζει).
Πρόσεξε: Το ηλεκτρόνιο είναι αρνητικά φορτισμένο: η ηλεκτρική δύναμη που δέχεται έχει φορά αντίθετη από την ένταση του πεδίου.
Εκφώνηση: Η υπόθεση de Broglie ότι σε κάθε κινούμενο σώμα αντιστοιχεί ένα κύμα δεν έχει εφαρμογή στα φαινόμενα της καθημερινής ζωής. Αυτό συμβαίνει γιατί το αντίστοιχο μήκος κύματος α) είναι πολύ μικρό ή β) είναι πολύ μεγάλο;
Λύση:
Απάντηση: α) Είναι πολύ μικρό. Για μακροσκοπικά σώματα η ορμή p=mυ είναι τεράστια σε σχέση με το h, άρα λ=h/p είναι εξαιρετικά μικρό — απείρως μικρότερο από οποιαδήποτε ανιχνεύσιμη κλίμακα, οπότε τα κυματικά φαινόμενα (περίθλαση, συμβολή) δεν είναι παρατηρήσιμα.
Εκφώνηση: Να βρείτε το μήκος κύματος de Broglie που αντιστοιχεί α) σε ηλεκτρόνιο (m_e=9,1×10⁻³¹ kg) που κινείται με ταχύτητα 2×10⁶ m/s, β) σε πρωτόνιο (m_p=1,67×10⁻²⁷ kg) της ίδιας ταχύτητας, γ) σε μπαλάκι (m=0,2 kg) της ίδιας ταχύτητας. Δίνεται h=6,63×10⁻³⁴ Js.
Λύση:
Απάντηση: α) ≈ 3,6×10⁻¹⁰ m, β) ≈ 2×10⁻¹³ m, γ) ≈ 1,66×10⁻³⁹ m
Πρόσεξε:
Εκφώνηση: Ένα ηλεκτρόνιο επιταχύνεται από την ηρεμία με τάση 150 V. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος de Broglie του ηλεκτρονίου. Δίνονται h=6,626×10⁻³⁴ J·s, e=1,6×10⁻¹⁹ C, m_e=9,1×10⁻³¹ kg.
Λύση:
Απάντηση: 10⁻¹⁰ m
Εκφώνηση: α) Ποια είναι η ενέργεια ενός φωτονίου με μήκος κύματος 1 nm; β) Ποια είναι η κινητική ενέργεια ενός ηλεκτρονίου για το οποίο το μήκος κύματος de Broglie είναι 1 nm; Δίνονται h=6,626×10⁻³⁴ J·s, m_e=9,1×10⁻³¹ kg, c=3×10⁸ m/s, 1eV=1,6×10⁻¹⁹ J.
Λύση:
Απάντηση: α) 1242 eV, β) 1,5 eV
