Fizika 2 - Elméleti kérdések

Az oldal a villamosmérnökök Fizika 2 tantárgyához kapcsolódik.

Hibákat javítsátok, ha találtok és bővítsétek, ahogy tudjátok!

Felosztottam a mondatokat aszerint, hogy az adott válasz ellenőrzötten helyes-e, ellenőrizetlen-e, vagy csak a kérdés ismert, a válasz nem. Aki, ahol tudja, ellenőrizze az ellenőrizetleneket és válaszolja meg a megválaszolatlanokat! (Ez vizsga / zh felkészülésnek, illetve karitatív munkának sem utolsó dolog.)

Kiegészítendő mondatok

Megoldás nélküli mondatok

• Az ún. "két réses" kísérletnél az első kioltás a (szokásos módon vett) megfigyelési irány 90°-os szögénél van. Ekkor a résekre eső elektromágneses hullám hullámhossza ___________________________.
• A szivárvány azért alakul ki, mert a vízcseppekre eső fény a csepp belsejében ___________________________.

Ellenőrzötten helyes megoldások

• Az elektromos potenciál definíciója a következő: $V({\vec {r}})=-\int _{r_{0}}^{r}{\vec {E}}d{\vec {l}}$.
• Egy 2mm oldalú négyzet alakú hurokban 5A erősségű áram folyik. Ekkor az áramhurok mágneses dipólus momentuma Értelmezés sikertelen (formai hiba): {\displaystyle 2 \cdot 10^{-7}\: \text{Am}^2 } .
• A Fermat-elv szerint a fény két pont között úgy terjed, hogy a terjedési idő minimális legyen.
• Azt a tapasztalati tényt, hogy mágneses monopólusok nem léteznek, a következő Maxwell egyenlettel fejezzük ki: $\oint {\vec {B}}d{\vec {A}}=0$ vagy ${\text{div}}{\vec {B}}=0$.
• A "B" mágneses indukció vektor mértékegysége {m,s,V,A} egységekkel kifejezve: ${\frac {Vs}{m^{2}}}$.
• A mágnesezettség vektorának dimenziója {m,s,V,A} egységekkel kifejezve ${\frac {A}{m}}$.
• Az elektromos térerősség dimenziója {m,s,V,A} egységekkel kifejezve ${\frac {V}{m}}$.
• Egy szigetelőben a tiltott sáv szélessége tipikusan 5-8 eV.
• Ha egy szabad térben terjedő elektromágneses hullámban az elektromos térerősség nagysága _E_, a mágneses indukció vektorának nagysága $B={\frac {E}{c}}$.
• Ha egy szabad térben terjedő elektromágneses hullámban a mágneses indukció vektorának nagysága _B_, az elektromos térerősség nagysága $E=Bc$.
• A Poynting-vektor megadja a hullámterjedés irányára merőleges egységnyi felületen áthaladó energiaáramlás sebességének pillanatnyi értékét.
• Gyorsuló elektromos töltés elektromágneses hullámot kelt.
• Rezgő dipólus nem sugároz a rezgés vonalának irányában.
• Homogén mágneses erőtérben a mágneses dipólusra forgatónyomaték, inhomogén mágneses erőtérben erő is hat.
• Egy szabadon álló, "R" sugarú gömb kapacitása: $4\pi \varepsilon _{0}R$.
• A tér egy pontjában az elektromos térerősség _E_. A pont körüli dV térfogatban az elektromos tér energiája: ${\frac {1}{2}}\varepsilon _{0}E^{2}$ .
• Ha egy szabadon álló, feltöltött síkkondenzátor lapjai közé üveglapot tolunk, akkor a folyamat során a kondenzátor fegyverzetei közötti feszültség értéke csökken.
• A Poynting vektor mértékegysége: ${\frac {J}{m^{2}s}}={\frac {W}{m^{2}}}={\frac {N}{ms}}={\frac {Pa\cdot m}{s}}={\frac {kg}{s^{3}}}$.
• Teljes visszaverődés akkor következhet be, ha a fény optikailag sűrűbb közegből optikailag ritkább közegbe lép.
• Örvényáram akkor keletkezik, ha például egy vezetőt mágneses térben mozgatunk.
• A Newton-gyűrűk kimutatásához egy sík üvegre egy domború lencsét kell helyeznünk.
• A Compton effektus azt bizonyította, hogy a fotonnak is van impulzusa.
• Mágneses hiszterézis esetén az Xm mágneses szuszceptibilitás értéke nem állandó.
• "B" homogén mágneses térben mozgó "m" tömegű, "q" ponttöltés keringési periódus ideje független a pálya sugarától.
• Az alagúteffektus során az elektron véges valószínűséggel tartózkodik a potenciálfal túloldalán az azzal való ütközés után.
• A de Broglie-féle hidrogén atommodell a kvantált energiaszinteket azzal magyarázta, hogy az elektron csak olyan pályákon keringhet, ahol az állóhullámot alkot.
• Egy egyenes mentén, egymástól egyforma távolságra 4db, azonos intenzitással és azonos fázisban sugárzó antennát helyeztünk el. Az antennáktól nagyon távol az első zérus intenzitású helyen a "fázisvektorok" (fazorok) a következő alakzatot veszik fel: ide egy 4 vektor alkotta zárt hurokt kell rajzolni.
• Egy adott törésmutatójú közegben a fény hullámhossza rövidebb, mint a vákuumban.
• Egymásra merőleges _E_ és _B_ téren keresztülhalad egy töltött részecske. A részecskére ható eredő erő zérus. Ekkor biztos, hogy a részecske _v_ sebességének a E-vel párhuzamos irányú komponense zérus.
• Azért lehet elektromos potenciált definiálni, mert az elektromos térerősség eleget tesz a ${\text{rot}}{\vec {E}}=0$ összefüggésnek.
• Mágneses mezőben mozgó, tömör fémből készült inga örvényáramok következtében fékeződik le.
• Az elektromos térerősséget csak akkor tudjuk az _E_=_F_/q módon definiálni, ha a q tart 0-hoz.
• Az elektromos dipólustól nagy távolságban a térerősség nagysága a dipólustól vett „r” távolság -3 hatványával változik.
• Egy egyenletesen töltött („0” vastagságú) „R” sugarú korong középpontjától „+0” távolságra a töltéssűrűség értéke: szigma/epszilon0 //(Gauss-ból kijön)
• Egy fémfelület valamely pontjában az elektromos térerősség nagysága „E”. Ekkor a felületi töltéssűrűség érteke: *E*epszilon0*
• Egy végtelen hosszú egyenes vonaltöltés terében az elektromos potenciál „nulla” értékét tetszőleges véges pontban választjuk meg.
• Egy „R” sugarú gömbben egyenletes negatív töltéssűrűség van. Az elektromos potenciál minimális értéke a gömb középpontjában lévő helyen van.
• Egy elektromos ponttöltés _B_ mágneses térben van. Csak akkor hat rá erő, ha mozog és nem párhuzamosan a B-vel.
• Homogén mágneses térben egy tetszőleges alakú zárt áramhurok helyezkedik el. A hurokra ható eredő erő a hurkot forgó mozgásra kényszeríti.
• Egy „R” sugarú kör alakú áramhurokban folyó áram „I”. A „B” mágneses indukció a hurok középpontjában: *mű0*I/2R* //(Biot-Savartból jön ki)
• Egy ferromágneses anyagot úgy lehet lemágnesezni, hogy olyan mágneses térbe helyezik: ami periodikusan változó polaritású, csökkenő amplitúdójú.
• Egy síkkondenzátort „5 ampererősségű” egyenárammal töltünk. Az eltolási áram ekkor: 5 A //(az eltolási áram definíciójából végig lehet írni).
• Egy „Q” töltés egy „R” sugarú körpályán állandó nagyságú sebességgel mozog, ekkor mágneses hullámot kelt, mert a sebessége változik.
• Az elektromágneses síkhullámban az E és B vektorok egymásra merőlegesek.
• Egy elektromágneses síkhullámban az elektromos térerősség nagysága 3000, ekkor B: E/c = 10^-5 T.

Ellenőrizetlen megoldások

• Ha két közeg határfelületén nem folyik vezetési áram, a mágneses térerősség vektorának a(z) tangenciális komponense folytonos.
• Két különböző vezetőképességű közeg határfelületén az elektromos áramsűrűség vektorának tangenciális komponense folyamatos.
• Két szigetelő határfelületén az elektromos térerősség vektorának tangenciális komponense folyamatos.
• Ha két szigetelő határfelületén nincsen szabad felületi töltéssűrűség, akkor az elektromos eltolás vektorának normális komponense folytonos.
• Időben változó mágneses mező tetszőleges zárt görbére számított vonalintegrálja nem zérus.
• Sztatikus elektromos mezőben az elektromos térerősségnek tetszőleges zárt görbére számított vonalintegrálja zérus.
• Állandó elektromos potenciálon lévő vezető felületén az elektromos térerősség ott a legnagyobb, ahol a görbületi sugara a legkisebb (a csúcshatás miatt).
• Időben változó mágneses mező által keltett elektromos mezőben az erőtér munkája függ az úttól.
• Két párhuzamos, egyenes vezető között taszító erő hat, ha az áramok iránya ellentétes.
• Ha magában álló, töltött síkkondenzátor fegyverzetei közé $\varepsilon _{r}$ permittivitású szigetelő lemezt helyezünk, a fegyverzetek közötti feszültség csökken ($\varepsilon _{r}$-ed részére).
• Mágneses dipólus potenciális energiája külső mágneses mezőben akkor a legkisebb, ha a dipólusmomentum az erővonalakkal 0°-os szöget zár be.
• Elektromos dipólus potenciális energiája külső elektromos mezőben akkor a legkisebb, ha a dipólusmomentum az erővonalakkal 0°-os szöget zár be.
• Ha nincsen külső mágneses tér, a diamágneses anyagok atomjainak mágneses dipólusmomentuma zérus.
• Paramágneses anyagok mágneses szuszceptibilitásának előjele pozitív.
• A Curie hőmérséklet felett a ferromágneses anyagok paramágnessé válnak.
• A mágnesezettség vektorának definíciója: ${\vec {M}}={\frac {1}{\Delta V}}\sum _{\Delta V}{\vec {p}}_{m}$, tehát a térfogategységre vonatkoztatott mágneses dipólmomentum.
• A permanens (állandó) mágnes belsejében a mágneses indukció vektora és a mágneses térerősség vektora megegyező irányú.
• Az eltolási áramsűrűség vektora vákuumban (képlet): ${\frac {dD}{dt}}$ vagy $\varepsilon _{0}{\frac {dE}{dt}}$.
• Egy közeg abszolút törésmutatója a vákuumbeli és közegbeli fénysebesség hányadosa.
• Egy optikai rács felbontása annál nagyobb, minél nagyobb az elemszáma (rések száma) és minél nagyobb rendű elhajlási képet figyeljük meg.
• Amikor egy közegben haladó fény nagyobb törésmutatójú közeg határáról visszaverődik, fázisa $\pi$-vel ugrik.
• Szabad térben terjedő elektromágneses síkhullámban az elektromos mező és a mágneses mező energiasűrűsége megegyezik.
• Az elhajlási kép maximumainak irányában a rés két széléről kiinduló sugarak útkülönbsége éppen ${\frac {\lambda }{2}}(2k+1)$ , vagyis a félhullámhossz páratlan számú többszöröse.
• Rés elhajlási képében a fő elhajlási maximum kiszélesedik, ha a beeső fény frekvenciája csökken.
• Diffrakciós rács főmaximumainak szélessége fordítva arányos a rések középvonalának távolságával.
• Fraunhofer diffrakciónál a forrás és a megfigyelő (detektáló ernyő) az apertúrától távol van.
• Egy optikai eszköz felbontóképessége annál jobb, minél nagyobb az apertúra átmérője.
• A rács a nagyobb hullámhosszúságú fényt jobban eltéríti, mint a kisebb hullámhosszúságút.
• A rács a vörös színű fényt jobban eltéríti, mint a kék színűt.
• Ha egy többréses interferenciában a rések száma 6, akkor mennyi a főmaximumok közti mellékmaximumok száma: *4*.
• Fényelektromos jelenség (fotoeffektus) során az anyagból kilépő elektronok kinetikus energiája lineárisan függ a megvilágító fény frekvenciájától.
• $\left|\Psi (x)\right|^{2}dx$ megadja a részecske tartózkodási valószínűségét az $x$ és $x+dx$ közötti tartományban.
• A hidrogén atom $n=3$ fő kvantumszámához tartozó összes spin-pályaállapot száma: $2n^{2}=18$.
• A hidrogén atom $n=4$ fő kvantumszámához tartozó összes pályaállapot száma: $n^{2}=16$.
• Egy dimenzióban mozgó, harmadik energiaszinten lévő kötött állapotú részecske tartózkodási valószínűségének *3* "púpja" van.
• Egy dimenzióban mozgó részecske hullámfüggvényének az első gerjesztett állapotban *2* "púpja" van.
• Az állapot degenerációja azt jelenti, hogy ugyanaz a sajátérték több sajátállapothoz is tartozik.
• Ciklotronban a különböző sebességű ionok periódusideje egyenlő.
• A Heisenberg-féle határozatlansági relációban $\Delta px$ a $px$ impulzus mérésének a négyzetes szórását jelenti.
• Az "állapotsűrűség $x$ eloszlásfügvény $xd\varepsilon$" kifejezés megadja az $\varepsilon$ és $\varepsilon +d\varepsilon$ közötti részecskék (elektronok) betöltött állapotok számát.
• $T=0$ hőmérsékleten a Fermi-szintnél kisebb energiákra a Fermi-Dirac eloszlásfüggvény értéke *0*.
• A lézer-működés alapja az az elemi elektronátmenet, amelyet indukált emissziónak hívunk.
• A lézer működéséhez egy ún. inverz populációt kell létrehozni, amikor ugyanazon energiaszinten sok elektron helyezkedik el, viszonylag hosszú ideig.
• Ugyanabban az állapotban lévő fotonok száma tetszőleges lehet.
• Ha egy inerciarendszerben két esemény egyidejű, akkor egy ehhez képest állandó sebességgel mozgó vonatkoztatási rendszerben szintén.
• ..."itt volt vmi rizsa"... ilyenkor $\int {\vec {E}}d{\vec {l}}$ egyenlő $-{\frac {d\Phi _{B}}{dt}}$.
• A Heisenberg-féle határozatlansági összefüggésben a $<x>$ jelentése: a helymérés szórása.
• Permanens mágnes belsejében a mágnesezettség vektora a mágneses indukcióvektor irányával megegyező irányú.
• Diamágnes szuszceptibilitásának előjele negatív.
• Az elektron pályaperdülete alapállapotú hidrogénatomnál Schrödinger szerint *0*.
• Egy félvezető tiltott sávjának a nagysága 1 eV.
• Az elektromos eltolás vektorának tetszőleges zárt felületre számított fluxusa a felületen belüli valódi töltéssel egyenlő.
• Magában álló, töltött síkkondenzátor fegyverzetei között $\varepsilon$ permittivitású szigetelő lemez van. A szigetelő kihúzása után a fegyverzetek közötti feszültség nő.
• Ciklotronban a különböző sebességű ionok periódusideje független a részecske energiájától.
• Fényelektromos jelenség (fotoeffektus) során az anyagból kilépő elektronok kinetikus energiája egyenesen arányos a megvilágító fény frekvenciájával.
• Permamens (állandó) mágnes belsejében a mágnesezettség vektora és a mágneses térerősség vektora ellentétes irányú.
• Diamágneses anyagok atomjainak nincs eredő mágneses dipólusnyomatáka.
• Időben változó mágneses mező által keltett elektromos mezőben az erőtér munkája függ az úttól.
• Inkoherens sugárzók által kibocsátott hullámok intenzitása adódik össze.
• Diffrakciós rács főmaximumainak szélessége fordítva arányos a rések középvonalának a távolságával.
• Rés elhajlási képében a fő elhajlási maximum kiszélesedik, ha a beeső fény frekvenciája csökken.

Régi igaz-hamis kérdések

A mostani zh-kban, vizsgákban már ugyan nincsenek ilyen igaz-hamis kérdések, de az igaz állítások átalakítva előfordulhatnak kiegészítendő mondatként. Ezért az itt következők csak az igaznak jelölt állítások!

• Az indukált foton emisszió során két azonos energiájú foton távozik.
• A mellékkvantumszám határozza meg az atomi elektron pályaperdületének nagyságát.
• A hőmérséklet növekedésével az ionmozgékonyság folyadékok esetében növekszik.
• A gerjesztési törvény értelmében a mágneses térerősség zárt görbére vonatkozót integrálja megegyezik a zárt görbe által meghatározott felületen áthaladó előjeles áramok összegével.
• A Lenz törvény értelmében zárt vezetőben mindig olyan áram indukálódik amely az őt létrehozó indukció fluxus változását akadályozza.
• A foton energiája a Planck-állandó és a frekvencia szorzata.
• A foton energiája egyenesen arányos a frekvenciával.
• A villamos fluxus a villamos térerősség felületi integrálja adott felületre.
• Sztatikus térben a villamos térerősség merőleges egy fémtest felületére.
• A Heisenberg féle határozatlansági reláció szerint egy részecske x irányú impluzusa, és x koordinátája nem mérhető egyidejűleg tetszőleges pontossággal.
• A villamos térerősség vektor különböző dielektrikumok határfelületére merőleges komponense ugrásszerűen változik a határfelületen.
• A felezési idő megegyezik azzal az idővel mialatt az adott populáció a felére csökken.
• A Poynting vektor az elektromágneses tér energia áramsűrűségét adja meg.
• A polarizáció vektora megadja az adott anyag egységnyi térfogatra vonatkoztatott eredő dipólnyomatékát.
• A kvantummechanikában a fizikai mennyiség operátorának sajátértékei adják meg a fizikai mennyiség lehetséges értékeit.
• Az F fizikai mennyiség operátorának sajátértékei F lehetséges értékeit adják meg.
• A mágnesezettség vektora megadja az adott anyag eredő mágneses dipólnyomatékát egységnyi térfogatra vonatkoztatva.
• A villamos térerősség vektor különböző dielektrikumok határfelületével párhuzamos komponense folyamatosan megy át a határfelületen.
• A kvantummechanikai rendszer állapotát az időfüggő Schrödinger egyenlet határozza meg.
• A villamos térerősség megadja az egységnyi töltésre ható erő nagyságát és irányát.
• A vonalmenti töltéseloszlás megadja az egységnyi hosszra eső töltésmennyiséget.
• Curie hőmérséklet felett a ferromágneses anyag mágneses permeabilitása ugrásszerűen megnő.
• A Poynting vektor nagysága az elektromágneses tér intenzitását adja meg.
• Egy adott anyag esetén a foton abszorpció és indukált foton emisszió valószínűsége azonos.
• A kondenzátor kapacitása a tárolt töltés és a fegyverzetek közötti potenciálkülönbség hányadosa.
• Az önindukciós együttható az elrendezésre számított indukció fluxus és az abban folyó áram hányadosa.
• A ferromágneses anyag koercitív ereje azt a mágneses térerősség értéket jelenti, amelynél a mágneses indukció nulla.
• A fénynyomás a Poynting vektor és a fénysebesség hányadosával arányos.
• Távollátás esetén a távoli tárgy képe a szemben a retina mögött jön létre, amelyet pozitív lencsével korrigálunk.
• Paraxiális gömbtükör fókusztávolságon belüli tárgyról virtuális egyenes állású képet hoz létre.
• A csillagászati távcső szögnagyítása közelítőleg az objektív és az okulár fókusztávolságainak hányadosa.
• Elektromágneses síkhullám terjedési iránya merőleges a mágneses térerősségre.
• A törésmutató a vákuumbeli fénysebesség és a közegbeli fényesség hányadosa.
• A dioptria a méterben mért fókusztávolság reciproka.
• Optikai leképzés során a divergáló képsugarak látszólagos képet hoznak létre.
• Optikai tükör nagyítása fordított állású kép esetén negatív.
• Két hullám koherens, ha hullámhosszuk egyenlő és a fáziskülönbségük bármely pillanatban ugyanakkora.
• Fresnel diffrakció esetén mind a fényforrás, mind az ernyő közel vannak az apertúrához.
• Hologram esetén a referencia és a tárgyhullám interferenciája lép fel a filmen.
• Az általános relativitáselmélet értelmében egy adott test súlyos és tehetetlen tömegének hányadosa állandó.
• A mellék-kvantumszám egyes értéke a p alhéjnak felel meg.
• Az atommag hatáskeresztmetszete m2 dimenziójú.
• Az általános relativitáselmélet szerint a fizikai törvényeknek minden vonatkoztatási rendszerben ugyanaz az alakjuk.
• A mozgási hosszt szinkronizált órák segítségével tudjuk definiálni.
• A Geiger-Müller számláló berendezésben a mért sugárzás ionizálja a benne lévő gázt.
• A Bohr-féle atommodell a H-szerű ionokra sikerrel használható.
• Az alagúteffektus során az E energiájú elektron nullától különböző valószínűséggel áthalad a V potenciálú falon (E<V).
• Az adott test 27 °C-on 81-szer annyi energiát sugároz ki, mint 100 K-en.
• A tömeg megmondja a téridőnek, hogyan görbüljön, görbült téridő pedig megmondja a tömegnek hogyan mozogjon.
• Az atommagot a kis hatótávolságú vonzó magerő tartja össze.
• Belső konverzió során a gerjesztett atommag az atomi elektronnal való kölcsönhatás során szabadul meg a többletenergiától.
• Unipoláris dinamó esetén az indukció fluxus időbeli változása nulla.
• Pozitron bomláskor az anyamag tömegszáma változatlan.
• A kvantummechanikai hullámfüggvény abszolútérték-négyzete a részecske tartózkodási valószínűség sűrűségét adja meg.
• De Broglie szerint az elektron anyaghullámhossza a Planck állandó és az elektron impulzusának hányadosa.
• A speciális relativitáselmélet szerint a vákuumbeli fénysebesség minden inerciarendszerben ugyanaz.
• A hologram a fényképlemezen nemcsak az intenzitás, de a fázisviszonyokat is rögzíti.
• Indukált emisszió során a bejövő foton alacsonyabb energiaszintre kényszeríti a gerjesztett elektront és két azonos energiájú foton távozik.
• A kiválasztási szabály szerint a mellékkvantumszám csak plusz mínusz egyet változhat gerjesztéskor.
• A mágneses indukció vektor különböző anyagok határfelületére merőleges komponense folytonosan megy át.
• Vékony lencse esetében a tengellyel párhuzamos sugár úgy törik meg, hogy a sugár vagy meghosszabítása a fókusz ponton halad át.
• Az eltolási áramsűrűség az eltolási vektor idő szerinti deriváltja.
• Hologram esetén a referencia és tárgyhullám interferenciája lép fel a filmen.
• Röntgen diffrakció során 0.1 nm nagyságrendjébe eső hullámhosszúságú elektromágneses hullámot kell használni ahhoz, hogy értékelhető diffrakciós csúcsokat kapjunk a NaCl kristályról.
• Az eltolási vektor dimenziója ${\frac {J}{m^{2}V}}$.
• Pauli elv szerint két elektron egy rendszeren belül nem lehet azonos állapotban.
• A foton abszorpció átmeneti valószínűsége nagyobb az indukált emisszió átmeneti valószínűségénél.
• Két pont közötti elektrosztatikus feszültség megegyezik az egyes pontokban lévő potenciálok különbségével.
• Maxwell második egyenlete szerint a villamos térerősség rotációja megegyezik a mágneses indukció vektor idő szerinti deriváltjának ellentettjével.
• Távvezeték esetén a Poynting vektor vezetékkel párhuzamos komponense szállítja az energiát a fogyasztóhoz.

---

-- MAKond - 2011.01.19.