missä t on matkaan raosta varjostimelle kuluva aika. Jos suihkun elektronien liikemäärä x- sunnassa on p x,on min y0min 0min

Samankaltaiset tiedostot
S Fysiikka III (EST), Tentti

kx ) toiseksi alimman energiatilan aaltofuntio on . Osoita, että tämä funktio on aaltoyhtälön ratkaisu ja määrää sitä vastaava energian ominaisarvo.

S Fysiikka IV (ES) Tentti RATKAISUT. 1,0*10 m. Kineettinen energia saadaan kun tästä vähennetään lepoenergia: 2

.) (b) Vertaa p :tä vastaavaa kineettistä energiaa perustilan kokonaisenergiaan. ( ) ( ) = = Ek

2.4 Pienimmän neliösumman menetelmä

S , Fysiikka IV (ES) Tentti

(1) (2) Normalisointiehdoksi saadaan nytkin yhtälö (2). Ratkaisemalla (2)+(3) saamme

4 Pinta-alasovelluksia

1. Derivaatan Testi. Jos funktio f on jatkuva avoimella välillä ]a, b[ ja x 0 ]a, b[ on kriit. tai singul. piste niin. { f (x) > 0, x ]a, x 0 [

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

VEKTOREILLA LASKEMINEN

Matematiikan tukikurssi

MS-A010{2,3,4,5} (SCI, ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =

Y56 Mikron jatkokurssi kl 2008: HARJOITUSTEHTÄVÄT 2 Mallivastaukset

Ristitulo ja skalaarikolmitulo

Nyt n = 1. Tästä ratkaistaan kuopan leveys L ja saadaan sijoittamalla elektronin massa ja vakiot

Integraalilaskentaa. 1. Mihin integraalilaskentaa tarvitaan? MÄNTÄN LUKIO

II.1. Suppeneminen., kun x > 0. Tavallinen lasku

766328A Termofysiikka Harjoitus no. 12, ratkaisut (syyslukukausi 2014)

S Fysiikka IV (ES) Tentti

6 Integraalilaskentaa

Käydään läpi: ääriarvo tarkastelua, L Hospital, integraalia ja sarjoja.

OSA 1: POLYNOMILASKENNAN KERTAUSTA, BINOMIN LASKUSÄÄNTÖJÄ JA YHTÄLÖNRATKAISUA

Riemannin integraalista

763333A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 1 Kevät 2014

S Fysiikka III (EST) Tentti ja välikoeuusinta

Painopiste. josta edelleen. x i m i. (1) m L A TEX 1 ( ) x 1... x k µ x k+1... x n. m 1 g... m n g. Kuva 1. i=1. i=k+1. i=1

Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka

a = x 0 < x 1 < x 2 < < x n = b f(x) dx = I. lim f(x k ) x k=1

TYÖ 30. JÄÄN TIHEYDEN MÄÄRITYS. Tehtävänä on määrittää jään tiheys.

( ) Pyramidi 4 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 321 Päivitetty Saadaan yhtälö. 801 Paraabeli on niiden pisteiden ( x,

Esimerkki 8.1 Määritellään operaattori A = x + d/dx. Laske Af, kun f = asin(bx). Tässä a ja b ovat vakioita.

Tee B-osion konseptiin etusivulle pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Välivaiheet perustelevat vastauksesi!

5 Epäoleellinen integraali

VEKTOREILLA LASKEMINEN

A-Osio. Valitse seuraavista kolmesta tehtävästä kaksi, joihin vastaat. A-osiossa ei saa käyttää laskinta.

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM) Laskuharjoitus 4 / vko 47, mallivastaukset

5 ( 1 3 )k, c) AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

Integraalilaskenta. Määrätty integraali

Johdatus reaalifunktioihin P, 5op

Reaalinen lukualue. Millainen on luku, jossa on päättymätön ja jaksoton desimaalikehitelmä?

Matematiikan perusteet taloustieteilijöille P

4 DETERMINANTTI JA KÄÄNTEISMATRIISI

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 9. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 9 () Numeeriset menetelmät / 29

VALTIOTIETEELLINEN TIEDEKUNTA TILASTOTIETEEN VALINTAKOE Ratkaisut ja arvostelu

LINSSI- JA PEILITYÖ TEORIAA. I Geometrisen optiikan perusaksioomat

θ 1 θ 2 γ γ = β ( n 2 α + n 2 β = l R α l s γ l s 22 LINSSIT JA LINSSIJÄRJESTELMÄT 22.1 Linssien kuvausyhtälö

MITEN MÄÄRITÄN ASYMPTOOTIT?

sin θ θ θ r 2 sin 2 θ φ 2 = 0.

8.4 Gaussin lause Edellä laskettiin vektorikentän v = rf(r) vuo R-säteisen pallon pinnan läpi, tuloksella

Matematiikan tukikurssi

10. MÄÄRÄTYN INTEGRAALIN KÄYTTÖ ERÄIDEN PINTA-ALOJEN LASKEMISESSA

S Fysiikka IV (Sf) tentti

Kvanttifysiikan perusteet 2017

LYHYEN MATEMATIIKAN SIMULOITU YO-KOE 2 RATKAISUT

Pintaintegraali. i j k cos(θ) sin(θ) 1. = r cos(θ)i r sin(θ)j + rk, r sin(θ) r cos(θ) 0 joten

Viikon aiheet. Pinta-ala

Syksyn 2015 Pitkän matematiikan YO-kokeen TI-Nspire CAS -ratkaisut

Mikrotalousteoria 2, 2008, osa III

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina ylimääräisessä tapaamisessa.

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (Chem) Yhteenveto, osa II

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 7: Integraali ja analyysin peruslause

= e on Schrödingerin yhtälön ratkaisu. ) on redusoitu massa. Aaltofunktio ψ

lim + 3 = lim = lim (1p.) (3p.) b) Lausekkeen täytyy supistua (x-2):lla, joten osoittajan nollakohta on 2.

4. Reaalifunktioiden määrätty integraali

MS-A010{2,3,4,5} (SCI,ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 7: Integraali ja analyysin peruslause

Energian säilymislain perusteella elektronin rekyylienergia on fotnien energioiden erotus: (1)

Luku 15. Integraali. Esimerkki Suoraan edellisen luvun derivointikaavojen perusteella on voimassa

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ PISTEYTYSKOKOUS

5 Riemann-integraali ANALYYSI B, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Ala- ja yläintegraali

MATEMATIIKAN HARJOITTELUMATERIAALI

Pinta-alan laskeminen

Sisältö. Integraali 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 20

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Kevät 2017

S Fysiikka III (Est) Tentti

Teoriaa tähän jaksoon on talvikurssin luentomonisteessa luvussa 10. Siihen on linkki sivulta

Neliömatriisin A determinantti on luku, jota merkitään det(a) tai A. Se lasketaan seuraavasti: determinantti on

Sarjaratkaisun etsiminen Maplella

x k 1 Riemannin summien käyttö integraalin approksimointiin ei ole erityisen tehokasta; jatkuvasti derivoituvalle funktiolle f virhe b

Osallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai

Integroimistehtävät, 10. syyskuuta 2005, sivu 1 / 29. Perustehtäviä. Tehtävä 1. Osoita, että vakiofunktio f(x) c on Riemann-integroituva välillä

11. MÄÄRÄTTY INTEGRAALI JA TILAVUUS

Analyysin perusteet kauppatieteilijöille P

TYÖNTEKIJÄN ELÄKELAIN MUKAISEN ELÄKEVAKUUTUKSEN YLEISET LASKUPERUSTEET

Kuva 1. n i n v. (2 p.) b) Laske avaimiesi etäisyys x altaan seinämästä. (4 p.) c) Kuinka paljon lunta voi sulaa enintään Lassen suksien alla?

Viivaintegraali: "Pac- Man" - tulkinta. Viivaintegraali: "Pac- Man" - tulkinta. "Perinteisempi" tulkinta: 1D 3/19/13

Paraabelikin on sellainen pistejoukko, joka määritellään urakäsitteen avulla. Paraabelin jokainen piste toteuttaa erään etäisyysehdon.

Tampereen teknillinen yliopisto hum Konstruktiotekniikan laitos. MEC-2430 Elementtimenetelmän perusteet. Luento vk 1 Syksy 2012.

Analyysi 2. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Kevät Anna sellainen välillä ] 2, 2[ jatkuva ja rajoitettu funktio f, että

Matematiikan tukikurssi

Digitaalinen videonkäsittely Harjoitus 5, vastaukset tehtäviin 25-30

Riemannin integraali

Analyyttiset funktiot ja integrointiteorian alkeita

Kvanttimekaniikan perusteet

Matematiikan tukikurssi. Hannu Kivimäki

Differentiaali- ja integraalilaskenta 5 op

Aineaaltodynamiikkaa

Transkriptio:

S-11446 Fysiikk IV (Sf), I Välikoe 154 1 Elektronisuihku, joss elektronien noeus on v, suu kohtisuorsti rkoon, jonk leveys on d Ron läi kuljettun elektronit osuvt etäisyydellä D olevn vrjostimeen Mikä on ron leveyden d oltv, jott vrjostimelle muodostuv diffrktiokuvio olisi leveydeltään ienin mhdollinen? Määritä ron leveys, kun elektronien energi on 1, ev j D on 1, m Vlitn koordintisto siten, että -kseli on elektronisuihkun lkueräiseen suuntn Poikittisess suunnss elektronin ikn j liikemäärän eätrkkuuksille ron kohdll ätee Heisenbergin eäyhtälö y y y y Tässä yo on elektronin ikn eätrkkuus ron kohdll mitttun ron keskikohdst (suihkun kselist) Oletetn, että elektronin liikemäärän y-komonentill on Heisenbergin eäyhtälön mukinen ienin rvons Silloin osum-lueen leveys vrjostimell mitttun mksimist ensimmäiseen minimiin on y y= y + t = y + t, m m y missä t on mtkn rost vrjostimelle kuluv ik Jos suihkun elektronien liikemäärä - sunnss on,on m y= y + D= y + D m y y Tietyllä y :n rvoll y :llä on minimi Se löydetään derivoimll yo yhtälö y :n suhteen d y 1 D = D= ymin = d y y ( ) ( ) ymin Vstv y on ymin = ymin + = ymin y min D Kysytty ron leveys on d min = y min = Sijoittmll E = 1, ev, D = 1, m d min 11 µ m = me 1,78 1 kg smme s 4 m Jos tiedämme trkkn suureen Lz rvon, emme voi smnikisesti tietää kulmliikemäärän muiden komonenttien rvoj Voimme kuitenkin määrätä trkkn suureen L + Ly rvon Määrää tämän suureen rvo kvnttilukujen l j m vull Mikä on tämän suureen merkitys? + y = z = + l L L L L l l m,joten + y = + l L L l l m

Ly L + on kulmliikemäärävektorin y-tson sunntisen rojektion itseisrvo Sen suurin rvo svutetn kun mgneettinen kvnttiluku m l = Tällöin kulmliikemäärävektorin z- komonentti on noll, joten vektorin rojektion itseisrvo y- tsoss on y L + L = l l+ = L 3 ) Atomin ltess viritetystä tilst erustiln fotoniemissioll hvittiin emittoituvn sektriviivn leveydeksi E 1, 1 6 ev Mikä oli tiln elinik? b) Lske vetytomin rekyylienergi sähköisessä diolitrnsitioss 3d ) Heisenbergin yhtälöstä 1 t = / E = 66 1 s b) Atomin sm rekyylienergi lsketn energin j liikemäärän säilymislkien Ei Ef = hν + M = vull Fotonin liikemäärälle ätee = hν / c, joten ensimmäisestä yhtälöstä smme Mv v Ei Ef = c+ = c+ Atomin sm rekyylinoeus on ljon ienemi M kuin vlon noeus, sillä vikk koko trnsitioss vutuv energi nnettisiin tomille niin näin stu energi on vin häviävä os tomin leoenergist Voimme siis kirjoitt suurell trkkuudell = ( E E )/ c= E / cj sijoittmll rekyyylienergin lusekkeseen smme suurell trkkuudell ( E / c) M i f Trnsitioenergi on vetytomin 3d siirtymälle 1 1 E = E = 19eV 4 9 9 Rekyylienergiksi sdn sijoittmll 1,9 1 ev 4 Elektronit, joiden energit ovt 1 ev, 3 ev js 9 ev, törmäävät 1 ev:n otentilivlliin (kynnykseen) isteessä = Lske missä -kselill kunkin elektronin todennäköisyystiheys on udonnut kymmenenteen osn sen rvost kynnyksen kohdll Alueess > ltoyhtälö on ( E < E )

d y m - k y =, missä k = ( E E) d Rtkisu on muoto k - k y = Ae + Be, missä A =, muuten ltofunktio divergoi eikä ole normitettviss Rjinnll y ( = ) = B - k Vllin sisällä y ( ) = B e Ehto todennäköisyystiheyden ienennemiselle kymmenenteen osn on ψ ( ) k ln1 ln1 = e = 1 = = ψ ( = ) k m E E ( ) Numerorvoiksi sdn E 1eV,75Å 3eV,85Å 9eV,5Å 5 Olkoon elektronin ltofunktion llokoordintiston kulmst φ riiuv os f - f y ( f) = A e i 1 i + 8 e Œ, ) Mitkä ovt yksittäisessä mittuksess stvt L z e j f :n mhdolliset rvot tälle elektronille? b) millä todennäköisyydellä ne sdn? c) Mikä on kulmliikemäärän z-komonentin odotusrvo? Auneuvo: Voidn osoitt, että llokoordintistoss L " z =- i Määrää normitusvkio f z A siten, että yf ( ) d f= 1 Aloitmme yleisillä trksteluill Voidn osoitt, että llokoordintistoss L " z =- i f, missä f on kiertokulm z-kselin ymäri Seurviss trksteluiss emme kuitenkn trvitsellokoordintiston ominisuuksi

f - 3f Merkitään c1( f)= ei j c( f)= e i Kokeilemll huommme, että L" c c z 1 = 1, kyseessä on siis L " z ominisfunktio ominisrvoll toislt L " z c =- 3 c, kyseessä on siis L " z ominisfunktio ominisrvoll -3 Lisäksi huomtn, että * * c1( f) df = c( f) df = 1 j cc 1 df= cc 1df= Tällisi funktioit snotn ortonormeertuiksi ) Normitusvkion lskeminen : π π * * z z (1) ( 1 )( 1 ) ψφ ( ) dφ= π A χ + 8χ χ + 8χ dφ π * * * * ( 1 1 1 1) = π A χ χ + 8 χ χ + 8χ χ + 8χ χ dφ = 1 d i =484 5 Yhtälöiden (1) erusteell smme suorn A + 8 = 1fi A= 34 Vlitsimme tässä A :n reliseksi, sillä ltofunktion mhdollisell komleksisell vkiovihetekijällä ei ole vikutust hiukksen fysiklisiin ominisuuksiin (on helo esimerkiksi hvit, että L z :n odotusrvo ei muutu, jos kerromme ltofunktion millä thns vihetekijällä e id missä d ei riiu kulmst f ) b) Yksittäisissä mittuksiss mhdollisi rvoj ovt " L z :n ominisrvot Kirjoittmll Lz = c1 + c -3 f huommme, että L z :n ominisrvo on L " z :n ominisrvojen tekijöillä c 1 j c inotettu keskirvo Yksittäisessä mittuksess smme tulokseksi todennäköisyydellä c 1 j -3 todennäköisyydellä c c) Merkitään nyt c1 = A j c = 8 A Tällöin lkueräinen ltofunktio voidn kirjoitt y = c1c 1+ cc j lisäksi c1 + c = 1 Lz " :n odotusrvoksi smme : (huom, että jkjn olev integrli =1, kosk ltofunktio on jo normitettu) F HG I * Lz = y -i d = c + c c Lz + c Lz d = fkj y f c * c * " c " 1 1 1 1 c f d id i * * dc1c1 + cci c1 c1+ c( - 3 ) c df = c1 + c - 3 f () missä ts käytimme yhtälöä (1) Sijoittmll louksi kertoimet c 1, sdn L z =- 46 17

VAKIOITA -31-7 -7-7 e n -19 8-34 -4-1 m = 9, 191 1 kg m = 1, 675 1 kg m = 1, 6748 1 kg mu = 1, 665 1 kg e = 1, 61 1 C c =, 9979 1 m / s = 1, 545 1 Js m B = 9, 73 1 JT -1-1 - -6 - e = 8, 8544 1 C N m Ke = 1 / 4e m = 1, 566 1 mkgc Km = m / 4-11 - 3-1 -1-1 -3-1 g = 6, 67 1 Nm kg N = 6, 5 1 mol R = 8,3143 JK mol k = 1,385 1 JK A