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Exphys2_Quiz7

Total questions: 8

Worksheet time: 6mins

Name
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Date
1.

Die Heisenberg’sche Unschärferelation

a)

besagt, dass Ort und Zeit eines Teilchens nicht beliebig genau gleichzeitig festgelegt werden können

b)

besagt, dass Ort und Ausbreitungsrichtung eines Teilchens nicht beliebig genau gleichzeitig festgelegt werden können

c)

besagt, dass Ort und Geschwindigkeit eines Teilchens nicht beliebig genau gleichzeitig festgelegt werden können

d)

besagt, dass Energie und Zeit eines Teilchens nicht beliebig genau gleichzeitig festgelegt werden können

e)

gilt nur für mikroskopische Teilchen (z.B. Elektronen), nicht für makroskopische (z.B. Tennisball)

2.

Heisenberg’sche Unschärferelation (Nomenklatur wie in Vorlesung)

a)

ypy  h∆y\cdot∆p_y\ ≳\ h

b)

xpy  h∆x\cdot∆p_y\ ≳\ h

c)

tpy  h∆t\cdot∆p_y\ ≳\ h

d)

tE  h∆t\cdot∆E\ ≳\ h

e)

σ(x)σ(px)2σ(x)\cdotσ(p_x)\ge\frac{ℏ}{2}

3.

Elektron im Kasten (Seitenlänge d) (Nomenklatur wie in Vorlesung)

a)

mittlerer Impuls in y-Richtung: py=py\overline{p_y}=\overline{∆p}_y hd\approx\frac{h}{d}

b)

mittlerer Impuls in x-Richtung: px=0\overline{p_x}=0

c)

mittleres Impulsquadrat in y-Richtung: py2=0\overline{p_y^2}=0

d)

mittleres Impulsquadrat in x-Richtung: px2=Δpx2\overline{p_x^2}=\overline{\Delta p_x^2} h2d2\approx\frac{h^2}{d^2}

e)

kinetische Energie: Ekin=p2mE_{kin}=\frac{\overline{p^2}}{m} =px2+py2+pz22m=\frac{\overline{p_x^2}+\overline{p_y^2}+\overline{p_z^2}}{2m}

4.

Mittlere Lebensdauer und Linienbreite

a)

Je länger die Lebensdauer eines Energiezustands, desto kleiner seine Energieunschärfe

b)

Je länger die Lebensdauer eines Energiezustands, desto größer seine Energieunschärfe

c)

Ein instabiler Zustand mit Lebensdauer τ zerfällt durch Aussendung von Strahlung mit einer Linienbreite f=Eh=τ∆f=\frac{∆E}{h}=\frac{\tau}{ℏ}

d)

Ein instabiler Zustand mit Lebensdauer τ zerfällt durch Aussendung von Strahlung mit einer Linienbreite f=Eh=∆f=\frac{∆E}{h}= hτ=12πτ\frac{ℏ}{h\tau}=\frac{1}{2\pi\tau}

e)

Ein Zustand mit scharf definierter Energie, kann sich zeitlich nicht verändern

5.

Wellenfunktion ψ

a)

ψ(r,t)=ψ\left(\overrightarrow{r},t\right)= Aei(krωt)Ae^{i(\overrightarrow{k}\cdot\overrightarrow{r}-ωt)}

b)

ψ(r,t)ψ\left(\overrightarrow{r},t\right) =Aei(kpEt)=Ae^{\frac{i}{ℏ}(\overrightarrow{k}\cdot\overrightarrow{p}-Et)}

c)

k=2πλ\left|\overrightarrow{k}\right|=\frac{2\pi}{λ} =p=\frac{\left|\overrightarrow{p}\right|}{ℏ}

d)

abψ(x,t)2dx\int_a^b|ψ(x,t)|^2dx ist die Wahrscheinlichkeit, das Teilchen im Intervall [a,b] zu finden

e)

Normierung: gR ψ(r,t)dV∭_{gR\ }|ψ(r⃗,t)|dV =1=1

(gR: gesamter Raum)

6.

Die Schrödingergleichung (Potential V)

a)

ist eine partielle Differentialgleichung

b)

ist eine quadratische Gleichung

c)

erfüllt den Energiesatz Eges = Ekin + Vpot

d)

liefert als Lösung alle möglichen Wellenfunktionen

e)

beschreibt die Ausbreitung von Licht

7.

Die Schrödingergleichung

a)

lautet in einer Dimension: itψ(x,t)=iℏ\frac{\partial}{\partial t}ψ(x,t)= 22m2x2ψ(x,t)-\frac{ℏ^2}{2m}\frac{\partial^2}{\partial x^2}ψ(x,t) +V(x,t)ψ(x,t)+V(x,t)ψ(x,t)

b)

lautet in einer Dimension: i2t2ψ(x,t)=iℏ\frac{\partial^2}{\partial t^2}ψ(x,t)= 22mxψ(x,t)-\frac{ℏ^2}{2m}\frac{\partial}{\partial x}ψ(x,t) +V(x,t)ψ(x,t)+V(x,t)ψ(x,t)

c)

liefert für den Ansatz ψ(x,t)=Aei(pxxEt)ψ(x,t)=Ae^{\frac{i}{ℏ}(p_xx-Et)} den Energiesatz        E=Ekin+V

d)

liefert für den Ansatz ψ(x,t)=Aei(pxxEt)ψ(x,t)=Ae^{\frac{i}{ℏ}(p_xx-Et)} den Impulssatz: pvorher=p_{vorher}= pnachher+2mVp_{nachher}+2mV

8.

Schrödingergleichung mit zeitlich konstantem Potential V(x,t)=V(x)

a)

Die Energie des Teilchens ist dann zeitlich konstant

b)

Dann kann die Wellenfunktion als Produkt aus einem orts- und einem zeitabhängigen Anteil geschrieben werden

c)

Dann lautet eine mögliche Lösung: ψ(x,t)=ψ(x,t)= ψ(t)eiExψ(t)e^{-\frac{i}{ℏ}Ex}

d)

Dann lautet eine mögliche Lösung: ψ(x,t)=ψ(x,t)= ψ(x)eiωtψ(x)e^{-i\omega t}

e)

Reduziert sich zu: (EV(x))ψ(x)(E-V(x))ψ(x) +22m2x2ψ(x)+\frac{ℏ^2}{2m}\frac{\partial^2}{\partial x^2}ψ(x) =0=0