Quantenphysik lernen: Grundlagen, Wellen-Teilchen-Dualismus, Unschärferelation

Question 1

Wie lässt sich der Wellen-Teilchen-Dualismus am besten beschreiben?

Accepted Answer

Elektronen können je nach Versuch wie Wellen oder Teilchen auftreten.

Answer

Elektronen sind ausschließlich Teilchen.

Answer

Elektronen sind ausschließlich Wellen.

Answer

Elektronen sind immer sowohl Wellen als auch Teilchen.

Question 2

Welche Aussage beschreibt den Wellen-Teilchen-Dualismus zutreffend?

Accepted Answer

Teilchen können sowohl als Wellen als auch als Teilchen beschrieben werden.

Answer

Teilchen verhalten sich ausschließlich wie Wellen.

Answer

Wellen verhalten sich ausschließlich wie Teilchen.

Answer

Wellen können sowohl als Teilchen als auch als Wellen beschrieben werden.

Question 3

Was besagt die Unschärferelation?

Accepted Answer

Beides, a) und b)

Answer

Je genauer der Ort eines Teilchens bestimmt wird, desto ungenauer kann sein Impuls bestimmt werden.

Answer

Je genauer der Impuls eines Teilchens bestimmt wird, desto ungenauer kann sein Ort bestimmt werden.

Answer

Keine der Antworten ist korrekt.

Question 4

In welchem Bereich der Physik findet die Quantenphysik Anwendung?

Accepted Answer

Mikroskopische Systeme

Answer

Makroskopische Systeme

Answer

Beides, a) und b)

Answer

Keine der Antworten ist korrekt.

Question 5

Wie wird die kleinste mögliche Energieeinheit in der Quantenphysik bezeichnet?

Accepted Answer

Quant

Answer

Photon

Answer

Elektron

Answer

Neutron

Question 6

Welche Aussage beschreibt einen Quantenzustand richtig?

Accepted Answer

Er ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für den Teilchenzustand.

Answer

Er ist eine exakte Beschreibung des Teilchens.

Answer

Er ist eine eindeutig definierte Wellengleichung.

Answer

Er ist eine bestimmte Energie des Teilchens.

Question 7

Was ist das charakteristische Merkmal, das die Quantenphysik von der klassischen Physik unterscheidet?

Accepted Answer

Die Quantenphysik berücksichtigt den sogenannten Wellen-Teilchen-Dualismus.

Answer

Die Quantenphysik befasst sich ausschließlich mit Teilchen mit sehr hohen Energien.

Answer

Die Quantenphysik verwendet völlig andere mathematische Gleichungen als die klassische Physik.

Answer

Die Quantenphysik erklärt Phänomene, die bei sehr niedrigen Temperaturen auftreten.

Question 8

Was ist die Schrödingergleichung?

Accepted Answer

Eine mathematische Gleichung, die das Verhalten von Wellenfunktionen beschreibt.

Answer

Eine Gleichung, die die Energie eines Teilchens berechnet.

Answer

Eine Gleichung, die den Ort eines Teilchens zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhersagt.

Answer

Eine Gleichung, die die Geschwindigkeit eines Teilchens berechnet.

Question 9

Welche der folgenden Größen kann nicht durch die Schrödingergleichung beschrieben werden?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Ort

Answer

Energie

Answer

Impuls

Question 10

Welche Aussage zu Photonen ist falsch?

Accepted Answer

Photonen können nicht mit Materie wechselwirken.

Answer

Photonen sind masselose Teilchen.

Answer

Photonen sind die Träger der elektromagnetischen Kraft.

Answer

Photonen besitzen eine bestimmte Energie und einen bestimmten Impuls.

Question 11

Welches Experiment lieferte entscheidende Beweise für den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Das Doppelspaltexperiment

Answer

Das Stern-Gerlach-Experiment

Answer

Das Michelson-Morley-Experiment

Answer

Das Rutherford-Experiment

Question 12

Welche Aussage über Quantenzahlen ist falsch?

Accepted Answer

Quantenzahlen können nur experimentell bestimmt werden.

Answer

Quantenzahlen können nur ganze Zahlen oder halbe ganze Zahlen sein.

Answer

Quantenzahlen beschreiben den Zustand eines Elektrons in einem Atom.

Answer

Die Hauptquantenzahl gibt die Energie des Elektrons an.

Question 13

Was besagt das Pauli-Exklusionsprinzip?

Accepted Answer

In einem Atom können sich keine zwei Elektronen im gleichen Quantenzustand befinden.

Answer

In einem Atom können sich zwei Elektronen im gleichen Quantenzustand befinden, wenn sie entgegengesetzte Spins haben.

Answer

In einem Atom kann sich jedes Elektron in einem beliebigen Quantenzustand befinden.

Answer

Das Pauli-Exklusionsprinzip gilt nur für Elektronen.

Question 14

Welche der folgenden Aussagen beschreibt zutreffend die Wellen-Teilchen-Dualität von Materie?

Accepted Answer

Materie kann sich sowohl wie eine Welle als auch wie ein Teilchen verhalten.

Answer

Materie verhält sich ausschließlich wie eine Welle.

Answer

Materie verhält sich ausschließlich wie ein Teilchen.

Answer

Materie verhält sich nur unter bestimmten Umständen wie eine Welle oder ein Teilchen.

Question 15

Was besagt das Heisenbergsche Unschärfeprinzip?

Accepted Answer

Die Position und der Impuls eines Teilchens können nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmt werden.

Answer

Die Position und der Impuls eines Teilchens können gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmt werden.

Answer

Die Energie und der Impuls eines Teilchens können nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmt werden.

Answer

Die Energie und die Position eines Teilchens können nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmt werden.

Question 16

Welcher der folgenden Aussagen über die Wellenfunktion eines Teilchens in der Quantenmechanik trifft zu?

Accepted Answer

Sie beschreibt die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden.

Answer

Sie beschreibt den genauen Zustand eines Teilchens zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Answer

Sie beschreibt die Energie des Teilchens.

Answer

Sie beschreibt den Impuls des Teilchens.

Question 17

Wie groß ist die de-Broglie-Wellenlänge eines Elektrons mit einer kinetischen Energie von 100 eV?

Accepted Answer

0,122 nm

Answer

0,244 nm

Answer

0,488 nm

Answer

0,976 nm

Question 18

Welche der folgenden Theorien erklärt den photoelektrischen Effekt?

Accepted Answer

Die Lichtquantentheorie

Answer

Die Wellentheorie des Lichts

Answer

Die Relativitätstheorie

Answer

Die Quantenfeldtheorie

Question 19

Welches der folgenden Experimente veranschaulicht den Wellen-Teilchen-Dualismus am deutlichsten?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Millikan-Öltropfen-Experiment

Answer

Rutherfordsches Streuexperiment

Answer

Kathodenstrahlenexperiment

Question 20

Welche der folgenden Beziehungen beschreibt die Unschärferelation von Werner Heisenberg?

Accepted Answer

Δx · Δp ≥ h/(4π)

Answer

hν = ΔE

Answer

E = mc²

Answer

qV = ke

Question 21

Wie lautet die zeitabhängige Schrödingergleichung, die die zeitliche Entwicklung des Wellenfunktion beschreibt?

Accepted Answer

iħ∂ψ/∂t = Hψ

Answer

Δψ/Δt = -iħψ

Answer

Ψ = e^(-iEt/ħ)

Answer

∂ψ/∂x = 0

Question 22

Welches der folgenden Teilchen ist ein Fermion, das dem Pauli-Ausschlussprinzip folgt?

Accepted Answer

Elektron

Answer

Neutrino

Answer

Photon

Answer

Neutron

Question 23

Welche der folgenden Größen wird durch die Planck-Konstante quantisiert?

Accepted Answer

Energie

Answer

Ladung

Answer

Impuls

Answer

Masse

Question 24

In welchem Experiment gelang erstmals der Nachweis der Beugung von Elektronen?

Accepted Answer

Davisson-Germer-Experiment

Answer

Doppelspaltexperiment mit Photonen

Answer

Heisenberg-Unschärfeexperiment

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Question 25

Welche der folgenden Anwendungen basiert auf den Prinzipien der Quantenphysik?

Accepted Answer

Laser

Answer

Verbrennungsmotor

Answer

Fahrradpumpe

Answer

Elektromotor

Question 26

Welches Experiment demonstriert am deutlichsten den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Elektronen

Answer

Rutherfordsches Streuexperiment mit Alpha-Teilchen

Answer

Photoelektrischer Effekt mit Licht

Answer

Compton-Effekt mit Röntgenstrahlung

Question 27

Welche Aussage über die Unschärferelation ist richtig?

Accepted Answer

Je genauer der Ort eines Teilchens bestimmt wird, desto ungenauer ist sein Impuls.

Answer

Die Unschärferelation gilt nur für subatomare Teilchen wie Elektronen.

Answer

Die Unschärferelation kann durch die Verwendung spezieller Messgeräte umgangen werden.

Question 28

Welche der folgenden Gleichungen stellt die Schrödingergleichung dar?

Accepted Answer

-ħ²/2m ∇²ψ + Vψ = Eψ

Answer

U = Q/r

Answer

E = mc²

Answer

F = ma

Question 29

Was beschreibt die Eigenfunktion in der Schrödingergleichung?

Accepted Answer

Den Zustand des Teilchens

Answer

Den Impuls des Teilchens

Answer

Die Energie des Teilchens

Answer

Die Position des Teilchens

Question 30

Was ist das Grundprinzip der Quantenverschränkung?

Accepted Answer

Die Zustände zweier Teilchen sind miteinander verknüpft, unabhängig von ihrer Entfernung.

Answer

Die Energie eines Teilchens beeinflusst die Energie aller anderen Teilchen.

Answer

Der Ort eines Teilchens beeinflusst den Ort aller anderen Teilchen.

Question 31

Welche der folgenden Anwendungen basiert auf der Quantenphysik?

Accepted Answer

Laser

Answer

Glühbirne

Answer

Elektromotor

Answer

Verbrennungsmotor

Question 32

Welche Aussage über das Wasserstoffatom ist korrekt?

Accepted Answer

Seine Energiezustände sind quantisiert.

Answer

Seine Elektronen können jeden beliebigen Abstand vom Kern einnehmen.

Answer

Seine Elektronen bewegen sich auf kreisförmigen Bahnen.

Answer

Seine Elektronen haben keinen Spin.

Question 33

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Wellen-Teilchen-Dualismus am besten?

Accepted Answer

Materie kann sowohl Eigenschaften von Teilchen als auch von Wellen besitzen.

Answer

Teilchen können nur Eigenschaften von Teilchen besitzen.

Answer

Wellen können nur Eigenschaften von Wellen besitzen.

Question 34

Was besagt die Unschärferelation von Heisenberg?

Accepted Answer

Es ist unmöglich, gleichzeitig sowohl die genaue Position als auch den genauen Impuls eines Teilchens zu bestimmen.

Answer

Die Wellenfunktion eines Teilchens ist immer positiv.

Answer

Die Energie eines Teilchens ist proportional zu seinem Impuls.

Question 35

Welche der folgenden Gleichungen repräsentiert die Schrödingergleichung?

Accepted Answer

HΨ = EΨ

Answer

p = mv

Answer

E = mc²

Answer

F = ma

Question 36

Welche Bedeutung hat die Wellenfunktion in der Quantenmechanik?

Accepted Answer

Sie beschreibt den Zustand eines quantenmechanischen Systems.

Answer

Sie gibt die Position des Systems an.

Answer

Sie bestimmt die Entwicklung des Systems im Laufe der Zeit.

Answer

Sie sagt die Energie des Systems voraus.

Question 37

Welche der folgenden Anwendungen nutzt Prinzipien der Quantenphysik?

Accepted Answer

Laser

Answer

Elektromotor

Answer

Verbrennungsmotor

Answer

Fahrrad

Question 38

Welche der folgenden Quantenzahlen beschreibt die Energie eines Elektrons in einem Atom?

Accepted Answer

n

Answer

l

Answer

m

Question 39

Was besagt das Pauli-Prinzip?

Accepted Answer

In einem Atom können keine zwei Elektronen identische Quantenzahlen besitzen.

Answer

Die Energie eines Elektrons ist proportional zu seinem Drehimpuls.

Answer

Die Wellenfunktion eines Elektrons ist immer positiv.

Question 40

Was ist der Unterschied zwischen dem Grundzustand und einem angeregten Zustand eines Atoms?

Accepted Answer

Im angeregten Zustand besitzt das Atom eine höhere Energie als im Grundzustand.

Answer

Im Grundzustand ist das Atom neutral.

Answer

Im angeregten Zustand ist das Atom ionisiert.

Question 41

Welcher Wissenschaftler prägte den Begriff "Wellen-Teilchen-Dualismus"?

Accepted Answer

Louis de Broglie

Answer

Werner Heisenberg

Answer

Max Planck

Answer

Albert Einstein

Question 42

Welche der folgenden Aussagen zur Unschärferelation ist korrekt?

Accepted Answer

Die Unschärfe von Ort und Impuls ist umgekehrt proportional.

Answer

Die Unschärfe von Energie und Zeit ist direkt proportional.

Answer

Die Unschärfe von Drehimpuls und Winkel ist konstant.

Answer

Die Unschärfe von Lage und Geschwindigkeit ist direkt proportional.

Question 43

Wie lautet die allgemeine Formulierung der Schrödingergleichung?

Accepted Answer

iħ∂ψ/∂t = (-(ħ²/2m)∇² + V(x, y, z))ψ

Answer

E = mc²

Answer

F = ma

Answer

PV = nRT

Question 44

Welches Experiment bestätigte den Wellencharakter von Elektronen?

Accepted Answer

Davisson-Germer-Experiment

Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Answer

Millikan-Öltropfen-Experiment

Question 45

Welche der folgenden Aussagen zum photoelektrischen Effekt ist korrekt?

Accepted Answer

Die maximale kinetische Energie freigesetzter Elektronen ist proportional zur Frequenz des einfallenden Lichts.

Answer

Die Energie der freigesetzten Elektronen ist proportional zur Intensität des einfallenden Lichts.

Answer

Der photoelektrische Effekt tritt nur bei sichtbarem Licht auf.

Question 46

Was beschreibt die De-Broglie-Wellenlänge?

Accepted Answer

Die Wellenlänge, die mit einem Teilchen verbunden ist.

Answer

Die Wellenlänge, die mit einem Elektron verbunden ist.

Answer

Die Wellenlänge, die mit einem Photon verbunden ist.

Answer

Die Wellenlänge, die mit einem Neutron verbunden ist.

Question 47

Welche der folgenden Anwendungen basiert auf dem Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Elektronenmikroskopie

Answer

Solarzellen

Answer

Kernspaltung

Answer

Lasers

Question 48

Wie lautet die Energieeigenwertgleichung für das Wasserstoffatom?

Accepted Answer

E = -(13,6 eV) / n²

Answer

E = hf

Answer

E = mc²

Answer

E = ½ mv²

Question 49

Was beschreibt der Energieoperator in der Schrödingergleichung?

Accepted Answer

Die potentielle und kinetische Energie des Systems

Answer

Die potentielle Energie des Systems

Answer

Die Gesamtenergie des Systems

Answer

Die kinetische Energie des Systems

Question 50

Welches Experiment zeigt die Wellennatur des Lichts am deutlichsten?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Compton-Effekt

Answer

Brechung des Lichts

Answer

Fotoelektrischer Effekt

Question 51

Was besagt die Unschärferelation von Heisenberg?

Accepted Answer

Es ist unmöglich, sowohl die Position als auch den Impuls eines Teilchens gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit zu bestimmen.

Answer

Die Energie eines Elektrons ist quantisiert.

Answer

Die Geschwindigkeit eines Teilchens kann niemals größer als die Lichtgeschwindigkeit sein.

Answer

Die Energie eines Photons ist proportional zu seiner Frequenz.

Question 52

Welche der folgenden Größen ist in der Quantenmechanik quantisiert?

Accepted Answer

Energie

Answer

Zeit

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Position

Question 53

Welche Gleichung beschreibt die zeitliche Entwicklung eines Quanten-Systems?

Accepted Answer

Schrödingergleichung

Answer

Newton'sche Bewegungsgesetze

Answer

Einstein'sche Feldgleichungen

Answer

Maxwell-Gleichungen

Question 54

Was ist ein Quantenoperator?

Accepted Answer

Eine mathematische Operation, die auf einen Quantenzustand angewendet wird, um eine physikalische Größe zu bestimmen.

Answer

Eine Funktion, die die Wahrscheinlichkeit beschreibt, ein Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden.

Answer

Ein Teilchen, das sich in einem bestimmten Quantenzustand befindet.

Answer

Eine Konstante, die die Größe einer physikalischen Größe beschreibt.

Question 55

Welche Aussage über die Wellenfunktion in der Quantenmechanik ist richtig?

Accepted Answer

Die Wellenfunktion beschreibt die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden.

Answer

Die Wellenfunktion beschreibt die Geschwindigkeit eines Teilchens.

Answer

Die Wellenfunktion beschreibt die tatsächliche Position eines Teilchens.

Answer

Die Wellenfunktion beschreibt die Energie eines Teilchens.

Question 56

Welcher der folgenden Effekte ist KEINE direkte Folge der Quantenmechanik?

Accepted Answer

Die Farbe des Himmels

Answer

Der photoelektrische Effekt

Answer

Die Emission von Licht durch ein glühendes Metall

Answer

Die Funktion von Transistoren in elektronischen Geräten

Question 57

Wie beeinflusst die Quantenmechanik die Stabilität von Atomen?

Accepted Answer

Die Quantisierung der Elektronenenergie führt zu diskreten Energiezuständen und macht Atome stabil.

Answer

Die elektromagnetische Kraft zwischen Elektronen und dem Atomkern hält Atome stabil.

Answer

Der Wellen-Teilchen-Dualismus führt zu einer ständigen Umlagerung der Elektronen, was Atome stabil macht.

Answer

Die Unschärferelation sorgt für eine ständige Bewegung der Elektronen, was Atome stabil hält.

Question 58

Was ist der Unterschied zwischen klassischer und Quantenphysik?

Accepted Answer

Klassische Physik beschreibt die Welt auf makroskopischen Skalen, während Quantenphysik die Welt auf mikroskopischen Skalen beschreibt.

Answer

Klassische Physik ist eine ältere Theorie, während Quantenphysik die modernere Theorie ist.

Answer

Klassische Physik basiert auf deterministischen Gesetzen, während Quantenphysik probabilistische Gesetze verwendet.

Answer

Klassische Physik beschreibt die Bewegung von Objekten, während Quantenphysik die Bewegung von Wellen beschreibt.

Question 59

Welches der folgenden Experimente demonstriert am besten den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Elektronen

Answer

Compton-Effekt

Answer

Rutherfordsches Streuversuch

Answer

Photoelektrischer Effekt

Question 60

Welche Aussage ist mit der Unschärferelation von Heisenberg verbunden?

Accepted Answer

Es ist unmöglich, sowohl die Position als auch den Impuls eines Teilchens gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit zu bestimmen.

Answer

Die Energie eines Elektrons ist quantisiert.

Question 61

Welche Gleichung beschreibt die zeitliche Entwicklung eines Quantensystems?

Accepted Answer

Schrödingergleichung

Answer

Newtonsche Gesetze

Answer

Einstein'sche Relativitätstheorie

Answer

Maxwell-Gleichungen

Question 62

Welche der folgenden Größen ist in der Quantenmechanik quantisiert?

Accepted Answer

Energie

Answer

Masse

Answer

Zeit

Answer

Geschwindigkeit

Question 63

Welche der folgenden Aussagen zur Quantenphysik ist FALSCH?

Accepted Answer

Quantenzustände können gleichzeitig mehrere Werte annehmen.

Answer

Quantenzustände werden durch Wellenfunktionen beschrieben.

Answer

Die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden, hängt von der Wellenfunktion ab.

Question 64

Wie beeinflusst die Quantenphysik die Chemie?

Accepted Answer

Sie erklärt die Bindungsverhältnisse in Molekülen und die Entstehung chemischer Reaktionen.

Answer

Sie beschreibt die Bewegung von Planeten im Sonnensystem.

Answer

Sie erklärt die Entstehung von elektromagnetischen Wellen.