plik

Elementy mechaniki kwantowej

– poziom rozszerzony

Zadanie 1. (10 pkt)

Źródło: CKE 2005 (PR), zad. 32.



     

 

  

            

    

























             

            





          





 



 



 



 



 





 

    

           

       

 





 

 





















     



 

  

           

 

  

            

          



  

         

           

     

   

   

    







   

  









Zadanie 1.1 (4 pkt)

Zadanie 1.2 (1 pkt)

     



 

  

  

  

           

     

   

   

    







   

  











     

 

  

        

           

             

          

       

       

     



     









Zadanie 1.3 (2 pkt)

Zadanie 1.4 (3 pkt)



     

 

  

       

     

     









Zadanie 2. (10 pkt)

Źródło: CKE 05.2006 (PR), zad. 25.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii

Arkusz II

24.3 (3 pkt)

Gdy wartoĞü x roĞnie, y dąĪy do pewnej wartoĞci, która jest wielkoĞcią charakterystyczną dla

soczewki. Podaj nazwĊ tej wielkoĞci fizycznej oraz oblicz jej wartoĞü.

Zadanie 25. Fotoefekt (10 pkt)

W pracowni fizycznej wykonano doĞwiadczenie mające na celu badanie zjawiska

fotoelektrycznego i doĞwiadczalne wyznaczenie wartoĞci staáej Plancka. W oparciu o wyniki

pomiarów sporządzono poniĪszy wykres. Przedstawiono na nim zaleĪnoĞü maksymalnej

energii kinetycznej uwalnianych elektronów od czĊstotliwoĞci Ğwiatáa padającego na

fotokomórkĊ.

Nr zadania

24.1 24.2 24.3

Maks. liczba pkt

Wypeánia

egzaminator! Uzyskana liczba pkt

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii

Arkusz II

25.1 (1 pkt)

Odczytaj z wykresu i zapisz wartoĞü czĊstotliwoĞci granicznej promieniowania dla tej

fotokatody.

25.2 (2 pkt)

Oblicz, korzystając z wykresu, pracĊ wyjĞcia elektronów z fotokatody. Wynik podaj

w elektronowoltach.

25.3 (3 pkt)

Oblicz doĞwiadczalną wartoĞü staáej Plancka, wykorzystując tylko dane odczytane z wykresu

oraz zaleĪnoĞü

Zadanie 2.1 (1 pkt)

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii

Arkusz II

25.1 (1 pkt)

Odczytaj z wykresu i zapisz wartoĞü czĊstotliwoĞci granicznej promieniowania dla tej

fotokatody.

25.2 (2 pkt)

Oblicz, korzystając z wykresu, pracĊ wyjĞcia elektronów z fotokatody. Wynik podaj

w elektronowoltach.

25.3 (3 pkt)

Oblicz doĞwiadczalną wartoĞü staáej Plancka, wykorzystując tylko dane odczytane z wykresu

oraz zaleĪnoĞü

Zadanie 2.2 (2 pkt)

Zadanie 2.3 (3 pkt)

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii

Arkusz II

25.4 (4 pkt)

Narysuj schemat ukáadu elektrycznego pozwalającego wyznaczyü doĞwiadczalnie wartoĞü

napiĊcia hamowania fotoelektronów. Masz do dyspozycji elementy przedstawione poniĪej

oraz przewody poáączeniowe.

Zadanie 26. Laser (10 pkt)

Laser o mocy 0,1 W emituje w próĪni monochromatyczną wiązkĊ Ğwiatáa o dáugoĞci fali

633 nm i koáowym przekroju.

26.1 (5 pkt)

Oszacuj liczbĊ fotonów zawartych w elemencie wiązki Ğwiatáa o dáugoĞci jednego metra.

Nr zadania

25.1 25.2 25.3 25.4 26.1

Maks. liczba pkt

Wypeánia

egzaminator! Uzyskana liczba pkt

ȝA

+ –

Zadanie 2.4 (4 pkt)

Zadanie 3. (10 pkt)

Źródło: CKE 05.2006 (PR), zad. 26.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii

Arkusz II

25.4 (4 pkt)

Narysuj schemat ukáadu elektrycznego pozwalającego wyznaczyü doĞwiadczalnie wartoĞü

napiĊcia hamowania fotoelektronów. Masz do dyspozycji elementy przedstawione poniĪej

oraz przewody poáączeniowe.

Zadanie 26. Laser (10 pkt)

Laser o mocy 0,1 W emituje w próĪni monochromatyczną wiązkĊ Ğwiatáa o dáugoĞci fali

633 nm i koáowym przekroju.

26.1 (5 pkt)

Oszacuj liczbĊ fotonów zawartych w elemencie wiązki Ğwiatáa o dáugoĞci jednego metra.

Nr zadania

25.1 25.2 25.3 25.4 26.1

Maks. liczba pkt

Wypeánia

egzaminator! Uzyskana liczba pkt

ȝA

+ –

Zadanie 3.1 (5 pkt)

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii

Arkusz II

26.2 (3 pkt)

Oblicz wartoĞü siáy, jaką wywieraáaby ta wiązka Ğwiatáa laserowego padająca w próĪni

prostopadle na wypolerowaną metalową páytkĊ. Do obliczeĔ przyjmij, Īe w ciągu jednej

sekundy na powierzchniĊ páytki pada 10

fotonów. ZaáóĪ, Īe páytka odbija w caáoĞci padające

na nią promieniowanie.

26.3 (2 pkt)

Oblicz najwyĪszy rząd widma, jaki moĪna zaobserwowaü po skierowaniu tej wiązki

prostopadle na siatkĊ dyfrakcyjną posiadającą 400 rys/mm.

Nr zadania

26.2 26.3

Maks. liczba pkt

Wypeánia

egzaminator! Uzyskana liczba pkt

Zadanie 3.2 (3 pkt)

Zadanie 3.3 (2 pkt)

Zadanie 4. (10 pkt)

Źródło: CKE 2010 (PR), zad. 5.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii

poziom rozszerzony

Zadanie 5. Satelita GLAST (10 pkt)

GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) jest kosmicznym obserwatorium

promieniowania gamma. KrąĪy po koáowej orbicie okoáoziemskiej o promieniu 6920 km

z prĊdkoĞcią okoáo 7,6 km/s. Obserwatorium ma masĊ okoáo 4300 kg i jest wyposaĪone

w akumulatory oraz dwa panele baterii sáonecznych o mocy okoáo 3120 W.

NajwaĪniejszym instrumentem satelity jest teleskop LAT, który moĪe rejestrowaü co 10 µs

pojedyncze fotony o energiach w zakresie od 20 MeV do 300 GeV. W jego wnĊtrzu znajdują

siĊ warstwy folii wolframowej, w której, w wyniku absorpcji fotonu, powstaje elektron

i pozyton. Tory tych cząstek Ğledzone są za pomocą detektorów krzemowych. Cząstki oddają

swoją energiĊ w kalorymetrze, co umoĪliwia pomiar energii fotonu.

Na podstawie: „ĝwiat Nauki” I/2008 oraz http://fermi.gsfc.nasa.gov/

Zadanie 5.1 (2 pkt)

Zapisz nazwy dwóch zasad zachowania, jakie są speánione podczas rejestrowania fotonów.

1. .................................................................................................................................................
2. .................................................................................................................................................

Zadanie 5.2 (2 pkt)

OkreĞl prawdziwoĞü zdaĔ, wpisując w odpowiednich miejscach wyraz: prawda lub faász.

Pomiar energii wydzielonej w kalorymetrze umoĪliwia wyznaczenie dáugoĞci fali fotonu Ȗ
rejestrowanego w teleskopie LAT. ..........................................

Teleskop LAT umoĪliwia Ğledzenie torów fotonów przy pomocy detektorów krzemowych.
..........................................

Zadanie 5.3 (1 pkt)

Oblicz maksymalną liczbĊ fotonów, jaka moĪe byü zarejestrowana w ciągu jednej sekundy

przez teleskop LAT.

Zadanie 4.1 (2 pkt)

Zadanie 4.2 (2 pkt)

Zadanie 4.3 (1 pkt)

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii

poziom rozszerzony

Zadanie 5.4 (2 pkt)

Oblicz najwiĊkszą dáugoĞü fali odpowiadającą fotonom rejestrowanych w teleskopie.

W obliczeniach przyjmij, Īe 1 eV = 1,6·10

–19

Zadanie 5.5 (1 pkt)

Oblicz okres obiegu satelity GLAST wokóá Ziemi.

Zadanie 5.6 (1 pkt)

Zapisz nazwĊ urządzenia, które dostarcza energii elektrycznej do urządzeĔ satelity podczas

przebywania satelity w cieniu Ziemi.

Zadanie 5.7 (1 pkt)

WyjaĞnij pojĊcie czarna dziura.

Nr zadania

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7

Maks. liczba pkt

Wypeánia

egzaminator Uzyskana liczba pkt

Zadanie 4.4 (2 pkt)

Zadanie 4.5 (1 pkt)

Zadanie 4.6 (1 pkt)

Zadanie 4.7 (1 pkt)