Kvanttifysiikan perusteet 2015
Transcription
Kvanttifysiikan perusteet 2015
Kvanttifysiikan perusteet 2015 Harjoitus 1 Palautus 23.1. klo 14 menness¨a 1. Osoita hy¨odynt¨aen Maxwellin yht¨al¨oit¨a tyhji¨oss¨a, ett¨a magneettikentt¨a B toteuttaa aaltoyht¨al¨on, miss¨a aallon nopeus v = c. 2. Aurinkoa voi pit¨a¨a likim¨a¨arin mustana kappaleena, jonka l¨amp¨otila on 5800 K. Mik¨a on maapallon ilmakeh¨an ulkopuolelle lankeavan energian m¨a¨ar¨a per neli¨ometri? Jos maapallo olisi musta kappale ja l¨amp¨otasapainossa Auringosta virtaavan energiavuon kanssa, mik¨a olisi maapallon l¨amp¨otila (unohdetaan pilvet yms)? 3. Kiihtyv¨ass¨a liikkeess¨a olevan varauksen s¨ateilem¨a teho sit¨a ymp¨ar¨oivan pallonkuoren yksikk¨oaluetta A kohti on c dP = |E⊥ |2 , dA 4π (1) miss¨a E⊥ = qv˙rcsin2 θ on varauksen radiaalista Coulombin kentt¨a¨a kohtisuorassa oleva komponentti, joka syntyy kiihtyvyydest¨a (θ on kiihtyvyysvektorin ja havaitsijan v¨alinen kulma). • Integroi kulmien yli ja johda Larmorin kaava P = 2 q 2 v˙ 2 . 3 c3 • Arvioi vetyatomin ”aurinkokuntamallin”elinik¨a¨a olettamalla, ett¨a elektronin s¨ateilem¨a energia muuttaa pelk¨ast¨a¨an sen et¨aisyytt¨a atomin ytimest¨a. (Vihje: vertaamalla elektronin kokonaisenergian muutosta ympyr¨aradalla s¨ateilt¨av¨a¨an energiaan per aikayksikk¨o saat differentiaaliyht¨al¨on, josta putoamisaika voidaan laskea). 4. Vedyn Balmerin sarjan spektri syntyy transitioista, jotka p¨a¨attyv¨at tilaan n = 2. Mik¨a on sarjan fotoneiden lyhin ja pisin aallonpituus? Mitk¨a ovat vastaavat energiat? 1