100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na betaling Zowel online als in PDF Je zit nergens aan vast
logo-home
Exam (elaborations) TEST BANK FOR Quantum Physics 3rd Edition By Steph €8,49   In winkelwagen

Tentamen (uitwerkingen)

Exam (elaborations) TEST BANK FOR Quantum Physics 3rd Edition By Steph

 5 keer bekeken  0 aankoop

Exam (elaborations) TEST BANK FOR Quantum Physics 3rd Edition By Steph The energy contained in a volume dV is U(ν,T)dV = U(ν,T)r 2 drsinθdθdϕ when the geometry is that shown in the figure. The energy from this source that emerges through a hole of area dA is dE(ν,T) = U(ν,T)dV dA...

[Meer zien]

Voorbeeld 4 van de 147  pagina's

  • 13 februari 2022
  • 147
  • 2021/2022
  • Tentamen (uitwerkingen)
  • Vragen en antwoorden
Alle documenten voor dit vak (1)
avatar-seller
COURSEHERO2
, SOLUTIONS MANUAL
CHAPTER 1
1. The energy contained in a volume dV is

U(ν,T )dV = U (ν ,T )r 2 dr sinθ dθdϕ

when the geometry is that shown in the figure. The energy from this source that emerges
through a hole of area dA is

dAcos θ
dE(ν ,T ) = U (ν ,T )dV
4πr 2

The total energy emitted is

π /2 2π dA
dE (ν ,T ) = ∫ dr∫ dθ ∫ dϕU (ν,T )sin θ cosθ
cΔt

0 0 0 4π
dA π/2
= 2π cΔtU (ν ,T ) ∫ dθ sinθ cosθ
. 4π 0

1
= cΔtdAU (ν ,T )
4

By definition of the emissivity, this is equal to EΔtdA . Hence

c
E (ν, T ) = U (ν, T )
4

2. We have

c c 8π hc 1
w(λ ,T ) = U (ν ,T ) | dν / dλ |= U ( ) 2 = 5
λ λ λ e hc/λkT
−1

This density will be maximal when dw(λ ,T ) / dλ = 0 . What we need is
A /λ
d ⎛1 1 ⎞ 1 1 e A 1
= (−5 − (− )) =0
d λ ⎝ λ e − 1⎠
5 A / λ
λ λ e −1 λ e λ −1
6 5 A / λ 2 A /



Where A = hc / kT . The above implies that with x = A / λ , we must have

5 − x = 5e −x

A solution of this is x = 4.965 so that

, hc
λmaxT = = 2.898 × 10 −3 m
4.965k

In example 1.1 we were given an estimate of the sun’s surface temperature
as 6000 K. From this we get

28.98 × 10 −4 mK
λsun
max = = 4.83 × 10−7 m = 483nm
6 × 10 3 K

3. The relationship is

hν = K + W

where K is the electron kinetic energy and W is the work function. Here

hc(6.626 × 10−34 J .s)(3× 10 8 m / s)
hν = = = 5.68 × 10 −19 J = 3.55eV
λ 350 × 10 m −9



With K = 1.60 eV, we get W = 1.95 eV

4. We use
hc hc
− = K1 − K2
λ1 λ2

since W cancels. From ;this we get

1 λ1λ 2
h= (K − K 2 ) =
c λ 2 − λ1 1
(200 × 10 −9 m)(258 × 10−9 m)
= × (2.3 − 0.9)eV × (1.60 × 10 −19 )J / eV
(3 × 10 8 m / s)(58 × 10−9 m)
−34
= 6.64 × 10 J .s

5. The maximum energy loss for the photon occurs in a head-on collision, with the
photon scattered backwards. Let the incident photon energy be hν , and the backward-
scattered photon energy be hν' . Let the energy of the recoiling proton be E. Then its
recoil momentum is obtained from E = p 2c 2 + m 2c 4 . The energy conservation
equation reads

hν + mc 2 = hν ' + E

and the momentum conservation equation reads

hν hν '
=− +p
c c

, that is
hν = −hν '+ pc

We get E + pc − mc 2 = 2hν from which it follows that

p2 c 2 + m2 c 4 = (2hν − pc + mc 2 ) 2

so that

4 h 2ν 2 + 4 hνmc 2
pc =
4 hν + 2mc 2

The energy loss for the photon is the kinetic energy of the proton
K = E − mc 2 . Now hν = 100 MeV and mc 2 = 938 MeV, so that

pc = 182MeV
and

E − mc 2 = K = 17.6 MeV

6. Let hν be the incident photon energy, hν' the final photon energy and p the outgoing
electron momentum. Energy conservation reads

hν + mc = hν ' + p c + m c
2 2 2 2 4




We write the equation for momentum conservation, assuming that the initial photon
moves in the x –direction and the final photon in the y-direction. When multiplied by c it
read

i(hν ) = j(hν ') + (ipx c + jpy c)

Hence px c = hν ; pyc = − hν '. We use this to rewrite the energy conservation equation as
follows:

(hν + mc 2 − hν ')2 = m 2c 4 + c 2 ( px2 + py2 ) = m2 c 4 + (hν ) 2 + (hν ') 2

From this we get

⎛ mc 2 ⎞
hν'= hν ⎜ ⎟
⎝ hν + mc 2 ⎠

We may use this to calculate the kinetic energy of the electron

Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:

Verzekerd van kwaliteit door reviews

Verzekerd van kwaliteit door reviews

Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!

Snel en makkelijk kopen

Snel en makkelijk kopen

Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.

Focus op de essentie

Focus op de essentie

Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!

Veelgestelde vragen

Wat krijg ik als ik dit document koop?

Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.

Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?

Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.

Van wie koop ik deze samenvatting?

Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper COURSEHERO2. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.

Zit ik meteen vast aan een abonnement?

Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €8,49. Je zit daarna nergens aan vast.

Is Stuvia te vertrouwen?

4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)

Afgelopen 30 dagen zijn er 76658 samenvattingen verkocht

Opgericht in 2010, al 14 jaar dé plek om samenvattingen te kopen

Start met verkopen
€8,49
  • (0)
  Kopen