Modern Fizik örnek soruları
Soru 1
Stern–Gerlach deneyinde yönlenmemiş bir gümüş atomu demeti, homojen olmayan bir manyetik alandan geçirildiğinde ekranda iki ayrı iz gözlenmiştir. Bu sonuç aşağıdakilerden hangisinin kanıtıdır?
- A)Atomların manyetik momentinin (açısal momentumunun) kuantumlu olduğunun ve elektron spininin iki yönelimi olduğunun
- B)Çekirdeğin pozitif yüklü küçük bir yapıda olduğunun
- C)Işığın tanecik doğasının
- D)Atomların enerji düzeylerinin süreksiz olduğunun
- E)Elektronların dalga doğasına sahip olduğunun
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: A
Klasik kurama göre momentler her yönde olabileceğinden süreklilik beklenirken, deneyde demetin yalnızca iki izle yarılması açısal momentumun yöneliminin kuantumlu olduğunu gösterir. Gümüşte bu durum elektron spininin iki yönelimiyle açıklanır.
Soru 2
İş fonksiyonu 2,0 eV olan bir metal yüzeye dalga boyu 310 nm olan ışık düşürülüyor. Sökülen elektronlar için durdurma potansiyeli kaç V'tur? (hc = 1240 eV·nm)
- A)1
- B)2
- C)3
- D)4
- E)6
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: B
Foton enerjisi 1240/310 = 4,0 eV'tur. K_maks = 4,0 − 2,0 = 2,0 eV ⇒ durdurma potansiyeli 2 V'tur.
Soru 3
Bir uzay aracı Dünya'ya göre 0,6c hızıyla giderken, kendisine göre ilerleme yönünde 0,6c hızıyla bir mermi ateşliyor. Merminin Dünya'ya göre hızı kaç c'dir?
- A)0,6
- B)15/17
- C)24/25
- D)1,2
- E)3/4
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: B
Göreli hız toplama formülüne göre u = (0,6 + 0,6)/(1 + 0,6·0,6) = 1,2/1,36 = 15/17 ≈ 0,88 c bulunur. Klasik toplama (1,2c) ışık hızını aşacağından geçersizdir.
Soru 4
β⁻ bozunmasında elektronların enerjilerinin sürekli bir spektrum oluşturması, Pauli tarafından hangi parçacığın varlığının önerilmesine yol açmıştır ve neden?
- A)Nötrino (antinötrino); enerji, momentum ve açısal momentumun korunumunu sağlamak için
- B)Pozitron; yükün korunumunu sağlamak için
- C)Müon; elektron sayısını korumak için
- D)Foton; enerjinin kuantumlu olduğunu göstermek için
- E)Nötron; çekirdek kütlesini açıklamak için
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: A
Bozunma sonucu yalnızca çekirdek ve elektron olsaydı elektron enerjisi tek değerli olurdu. Sürekli spektrum ve spin korunumu, enerjiyi ve momentumu paylaşan üçüncü bir nötr parçacığı (nötrino) gerektirir.
Soru 5
Hidrojen atomunda 3d alt kabuğunda bulunabilecek bir elektron için, spin de dikkate alındığında olası (n, l, m_l, m_s) kuantum sayısı takımlarının sayısı kaçtır?
- A)2
- B)5
- C)6
- D)9
- E)10
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: E
3d için n = 3 ve l = 2'dir. m_l, −2'den +2'ye 5 değer; m_s ise 2 değer alabilir. Takım sayısı 5·2 = 10'dur.