Typiske eksamensoppgaver om kvantefysikk i Fysikk 2.
Faglig kvalitetssikret av lærere og toppstudenter · Følger læreplanen (LK20) · Sist oppdatert 2026-09-08
Eksamensoppgaver i kvantefysikk for Fysikk 2, med fullstendige løsninger og det sensor ser etter.
Sink har løsrivingsarbeid 4,3 eV. a) Finn den lengste bølgelengden som river løs elektroner. b) Hva skjer om du øker lysstyrken uten å endre bølgelengden? Løsning: λ = hc/W = 1 240 eV·nm / 4,3 eV ≈ 288 nm, altså ultrafiolett. Sterkere lys gir flere elektroner, men ikke mer maksimal kinetisk energi per elektron — den styres av frekvensen. Sensor ser etter at du bruker b til å vise hvorfor en klassisk bølgemodell alene ikke forklarer den fotoelektriske effekten.
Et elektron faller fra n = 3 (−1,51 eV) til n = 2 (−3,40 eV). a) Finn fotonenergien. b) Finn bølgelengden. Løsning: E_foton = E_i − E_f = −1,51 − (−3,40) = 1,89 eV. λ = 1 240/1,89 ≈ 656 nm, den røde Balmer-linjen. Sensor ser etter at du knytter tallet til en linje du faktisk kan se i et spektroskop.
Et elektron har farten 1,0·10⁷ m/s. a) Finn bølgelengden. b) Hvorfor merker vi ikke bølgenaturen til en fotball? Løsning: λ = h/(mv) = 6,63·10⁻³⁴ / (9,11·10⁻³¹ · 1,0·10⁷) ≈ 7,3·10⁻¹¹ m. For en fotball er massen så stor at λ blir mange størrelsesordener mindre enn et atom, og diffraksjon blir uobserverbar på vanlige skalaer. Sensor ser etter et størrelsesargument, ikke bare et tall.
Å tro at sterkere lys gir større maksimal kinetisk energi per elektron — det gir først og fremst flere fotoelektroner når frekvensen er over terskelen. Å bruke bølgelengde der frekvens hører hjemme i E = h·f uten å konvertere. Å glemme å trekke fra løsrivingsarbeidet: Eₖ,max = h·f − W. Og å regne energinivåer uten fortegn, så differansen mellom to negative tall kommer ut feil.
Fotonenergi: E = h·f = hc/λ med h = 6,63·10⁻³⁴ J·s. Praktisk i elektronvolt: E[eV] ≈ 1 240/λ[nm]. Fotoelektrisk effekt: Eₖ,max = h·f − W. Grensefrekvens: f₀ = W/h. De Broglie: λ = h/(mv) i ikke-relativistisk grense. Fotonenergi ved overgang: E_foton = |E_f − E_i|.