એક પ્રોટોન અને એક $\alpha$-કણને $100\, V$ ના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત દ્વારા પ્રવેગિત કરવામાં આવે છે. પ્રોટોન સાથે સંકળાયેલ તરંગલંબાઇ અને $\alpha$-કણ સાથે સંકળાયેલ તરંગલંબાઇનો ગુણોત્તર કેટલો થાય?

એક પ્રોટોનને $100 \ V$ ના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત દ્વારા પ્રવેગિત કરવામાં આવે છે. સમાન દ-બ્રોગ્લી તરંગલંબાઇ મેળવવા માટે,બે વાર આયનીકૃત $_4^8 Be$ ન્યુક્લિયસ પર કેટલો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત લાગુ પાડવો જોઈએ ($V$ માં)?

સમાન ઉર્જા $E$ ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોનની તરંગલંબાઈ $\lambda_e$ અને ફોટોનની તરંગલંબાઈ $\lambda_p$ વચ્ચેનો સંબંધ શું છે?

જ્યારે કોઈ કણ $x$-અક્ષ પર $x=0$ અને $x=a$ ની વચ્ચે ગતિ કરવા માટે મર્યાદિત હોય,જ્યાં $a$ નેનોમીટર પરિમાણ ધરાવે છે,ત્યારે તેની ઉર્જા માત્ર અમુક ચોક્કસ મૂલ્યો જ ધારણ કરી શકે છે. આવા મર્યાદિત વિસ્તારમાં ગતિ કરતા કણની અનુમતિપાત્ર ઉર્જાઓ તેના છેડાઓ $x=0$ અને $x=a$ પર નિસ્પંદ બિંદુઓ (nodes) ધરાવતા સ્થિત તરંગોના નિર્માણ સાથે સંબંધિત છે. આ સ્થિત તરંગની તરંગલંબાઈ ડી-બ્રોગ્લી સંબંધ મુજબ કણના રેખીય વેગમાન $p$ સાથે સંબંધિત છે. $m$ દળ ધરાવતા કણની ઉર્જા તેના રેખીય વેગમાન સાથે $E = \frac{p^2}{2m}$ તરીકે સંબંધિત છે. આમ,કણની ઉર્જાને ક્વોન્ટમ નંબર $n$ દ્વારા દર્શાવી શકાય છે જે $1, 2, 3, \ldots$ મૂલ્યો લે છે ($n=1$,જેને ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ કહેવાય છે) જે સ્થિત તરંગમાં લૂપ્સની સંખ્યાને અનુરૂપ છે.
ઉપર વર્ણવેલ મોડેલનો ઉપયોગ કરીને $x=0$ થી $x=a$ રેખામાં ગતિ કરતા કણ માટે નીચેના ત્રણ પ્રશ્નોના જવાબ આપો. $h = 6.6 \times 10^{-34} \ J \ s$ અને $e = 1.6 \times 10^{-19} \ C$ લો.
$1.$ $n$ ના ચોક્કસ મૂલ્ય માટે કણની અનુમતિપાત્ર ઉર્જા કોના પ્રમાણમાં છે?
$(A) \ a^{-2} \ (B) \ a^{-3/2} \ (C) \ a^{-1} \ (D) \ a^2$
$2.$ જો કણનું દળ $m = 1.0 \times 10^{-30} \ kg$ અને $a = 6.6 \ \text{nm}$ હોય,તો ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં કણની ઉર્જા કોની નજીક હશે?
$(A) \ 0.8 \ \text{meV} \ (B) \ 8 \ \text{meV} \ (C) \ 80 \ \text{meV} \ (D) \ 800 \ \text{meV}$
$3.$ કણની ઝડપ,જે અલગ-અલગ મૂલ્યો લઈ શકે છે,તે કોના પ્રમાણમાં છે?
$(A) \ n^{-3/2} \ (B) \ n^{-1} \ (C) \ n^{1/2} \ (D) \ n$

જો પ્રોટોનનાં વેગમાનમાં $p_0$ જેટલો ફેરફાર કરવામાં આવે,તો તેને અનુરૂપ દ બ્રોગલીની તરંગલંબાઈમાં થતો ફેરફાર $0.25 \%$ છે. તો પ્રોટોનનું મૂળ વેગમાન કેટલું હશે?

$m$ દળ અને $v$ પ્રારંભિક વેગ ધરાવતો કણ $A$,સ્થિર રહેલા $\frac{m}{2}$ દળના કણ $B$ સાથે અથડાય છે. આ અથડામણ હેડ-ઓન અને સ્થિતિસ્થાપક છે. અથડામણ પછી ડી-બ્રોગ્લી તરંગલંબાઇ $\lambda_A$ અને $\lambda_B$ નો ગુણોત્તર શોધો.