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

Question 1

Was beschreibt die Schrödingergleichung?

Accepted Answer

Die zeitliche Entwicklung der Wellenfunktion eines Teilchens

Answer

Die Welleneigenschaften von Teilchen

Answer

Die Unschärferelation zwischen Impuls und Ort

Answer

Quantenmechanische Effekte bei großen Objekten

Question 2

Was ist der grundlegende Unterschied zwischen klassischer Physik und Quantenphysik?

Accepted Answer

Klassische Physik ist deterministisch, während Quantenphysik probabilistisch ist.

Answer

Klassische Physik untersucht große Objekte, während Quantenphysik sich mit kleinen Objekten beschäftigt.

Answer

Klassische Physik berücksichtigt keine Wechselwirkungen zwischen Objekten, während Quantenphysik dies tut.

Answer

Klassische Physik ist die Grundlage für Quantenphysik.

Question 3

Die Vorstellung, dass Licht und Materie sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften besitzen, wird beschrieben durch:

Accepted Answer

Wellen-Teilchen-Dualismus

Answer

Unschärferelation

Answer

Quantenverschränkung

Answer

Schrödingergleichung

Question 4

Die Energie eines Photons kann berechnet werden mithilfe der Formel:

Accepted Answer

E = hf

Answer

E = mc²

Answer

E = PV

Answer

E = ½ mv²

Question 5

Die zeitliche Entwicklung einer Wellenfunktion wird beschrieben durch:

Accepted Answer

iħ∂Ψ/∂t = HΨ

Answer

F = ma

Answer

PV = nRT

Answer

E = mc²

Question 6

Elektronen in Atomen:

Accepted Answer

können nur bestimmte Energieniveaus einnehmen.

Answer

besitzen eine kontinuierliche Energieverteilung.

Answer

haben frei wählbare Bahnradien.

Answer

besitzen konstante Geschwindigkeiten.

Question 7

Wenn ein Elektron ein höheres Energieniveau einnimmt, indem es ein Photon absorbiert, spricht man von:

Accepted Answer

Absorption

Answer

Emission

Answer

Reflexion

Answer

Brechung

Question 8

Ein Laser emittiert:

Accepted Answer

Licht mit einer hohen Kohärenz.

Answer

Licht mit einer einzigen Wellenlänge.

Answer

Licht mit einer hohen Leistung.

Answer

nur Licht im sichtbaren Bereich.

Question 9

Welche Technik verwendet die Quanteneigenschaften von Teilchen, um die Position von Atomen und Molekülen zu bestimmen?

Accepted Answer

Kernspinresonanzspektroskopie

Answer

Röntgenbeugung

Answer

Elektronenmikroskopie

Answer

Ultraschalluntersuchung

Question 10

Zwei Teilchen, die sich augenblicklich miteinander verbinden, nennt man:

Accepted Answer

Quantenverschränkung

Answer

Interferenz

Answer

Resonanz

Answer

Superposition

Question 11

Die Quantenmechanik ist:

Accepted Answer

eine probabilistische Theorie.

Answer

eine deterministische Theorie.

Answer

nur für makroskopische Objekte gültig.

Answer

im Widerspruch zur klassischen Physik.

Question 12

Welches Experiment kann die Unschärferelation nachweisen?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Elektronen

Answer

Franck-Hertz-Experiment

Answer

Compton-Effekt

Question 13

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

Accepted Answer

Materie verhält sich sowohl wie eine Welle als auch wie ein Teilchen.

Answer

Nur Energie besitzt Welleneigenschaften.

Answer

Nur Materie besitzt Teilcheneigenschaften.

Answer

Materie und Energie haben ausschließlich entweder Wellen- oder Teilcheneigenschaften.

Question 14

Wie wird die Schrödingergleichung beschrieben?

Accepted Answer

Eine partielle Differentialgleichung, die den Zustand eines quantenmechanischen Systems charakterisiert.

Answer

Eine Formel zur Berechnung der Energie eines Elektrons in einem Atom.

Answer

Ein Gesetz, das die Bewegung von Planeten um die Sonne erklärt.

Answer

Eine Gleichung zur Bestimmung der elektrischen Ladung eines Ions.

Question 15

Welche der folgenden Aussagen über die Quantenmechanik ist nicht korrekt?

Accepted Answer

Die Quantenmechanik kann die Bewegung von Makroobjekten exakt vorhersagen.

Answer

Die Eigenschaften von Teilchen können nur bestimmte Werte annehmen.

Answer

Die Messung eines quantenmechanischen Systems beeinflusst seinen Zustand.

Answer

Quantenverschränkung ermöglicht eine Verbindung zwischen zwei Teilchen unabhängig von der Entfernung.

Question 16

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

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Millikan-Experiment

Answer

Frank-Hertz-Experiment

Answer

Compton-Streuung

Question 17

Welche Bedeutung hat das Plancksche Wirkungsquantum?

Accepted Answer

Es legt die minimale Energiemenge fest, die ein System aufnehmen kann.

Answer

Es ist eine Konstante, die die Größe von Atomen bestimmt.

Answer

Es ist eine Formel zur Berechnung der Lichtgeschwindigkeit.

Answer

Es beschreibt die Stärke der elektromagnetischen Kraft.

Question 18

Welche der folgenden Aussagen beschreibt Quantenzahlen korrekt?

Accepted Answer

Es sind Zahlen, die den Zustand eines Elektrons in einem Atom eindeutig charakterisieren.

Answer

Sie können nur ganze Zahlen sein.

Answer

Sie sind für alle Teilchen identisch.

Answer

Sie bestimmen die Farbe des Lichts, das ein Atom aussendet.

Question 19

Worin unterscheidet sich ein Photon von einem Elektron?

Accepted Answer

Photonen sind masselos, während Elektronen eine Masse haben.

Answer

Photonen können sowohl Wellen als auch Teilchen sein, Elektronen nur Teilchen.

Answer

Photonen haben eine negative Ladung, Elektronen eine positive Ladung.

Answer

Photonen sind Bestandteile von Atomen, Elektronen nicht.

Question 20

Was besagt das Pauli-Ausschlussprinzip?

Accepted Answer

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

Answer

Die Energie eines Elektrons in einem Atom ist immer positiv.

Answer

Die Drehimpulsquantenzahl eines Elektrons kann nur halbzahlige Werte annehmen.

Answer

Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons in einem Atom ist überall gleich.

Question 21

Was beschreibt der Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Die Eigenschaft von Materie, sich sowohl wie eine Welle als auch wie ein Teilchen zu verhalten

Answer

Die Eigenschaft von Licht, sich sowohl wie eine Welle als auch wie ein Teilchen zu verhalten

Answer

Die Eigenschaft von Elektronen, sich sowohl wie eine Welle als auch wie ein Teilchen zu verhalten

Answer

Die Eigenschaft von Energie, sich sowohl wie eine Welle als auch wie ein Teilchen zu verhalten

Question 22

Welche Gleichung beschreibt die Entwicklung eines Quantenzustands im Zeitverlauf?

Accepted Answer

Schrödingergleichung

Answer

Wellengleichung

Answer

Poisson-Gleichung

Answer

Laplace-Gleichung

Question 23

Was ist ein Photon?

Accepted Answer

Ein Teilchen, das die elektromagnetische Kraft überträgt

Answer

Eine Welle, die die elektromagnetische Kraft überträgt

Answer

Ein Feld, das die elektromagnetische Kraft überträgt

Answer

Eine Kraft, die die elektromagnetische Kraft überträgt

Question 24

Welche Bedeutung hat der Spin eines Elektrons für seine Eigenschaften?

Accepted Answer

Er bestimmt die Richtung seines magnetischen Moments

Answer

Er bestimmt seine Energie

Answer

Er bestimmt seinen Ort

Answer

Er bestimmt seine Geschwindigkeit

Question 25

Welcher Effekt ermöglicht es Elektronen, einen Tunnel durch eine Potentialbarriere zu durchtunneln?

Accepted Answer

Tunneleffekt

Answer

Photoelektrischer Effekt

Answer

Comptoneffekt

Answer

Mößbauereffekt

Question 26

Welche Anwendung der Quantenphysik nutzt den Tunneleffekt?

Accepted Answer

Rastertunnelmikroskopie

Answer

Laserdioden

Answer

Solarzellen

Answer

Elektromotoren

Question 27

Welche Aussage zur Quantenfeldtheorie ist richtig?

Accepted Answer

Sie beschreibt alle fundamentalen Kräfte der Natur

Answer

Sie ist eine klassische Theorie

Answer

Sie ist nur für hochenergetische Teilchen gültig

Answer

Sie hat keine experimentelle Grundlage

Question 28

Wie funktioniert ein Laser? Wähle die beste Erklärung, die auf den Prinzipien der Lasertechnologie basiert.

Accepted Answer

Ein Laser erzeugt Licht durch stimulierte Emission, wobei er den Energieunterschied zwischen Atomen nutzt.

Answer

Ein Laser wandelt Wärme direkt in Licht um.

Answer

Ein Laser erzeugt Licht durch chemische Reaktionen.

Answer

Ein Laser erzeugt Licht durch mechanische Energieumwandlung.

Question 29

Welche der folgenden Aussagen beschreibt prägnant den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Materie besitzt sowohl wellen- als auch teilchenartige Eigenschaften.

Answer

Die Energie eines Teilchens ist quantisiert.

Answer

Die Position und der Impuls eines Teilchens können niemals gleichzeitig exakt bestimmt werden.

Answer

Die Schrödingergleichung beschreibt die Entwicklung der Wellenfunktion eines Teilchens über die Zeit.

Question 30

Was besagt die Heisenberg'sche Unschärferelation?

Accepted Answer

Die Position und der Impuls eines Teilchens können nicht gleichzeitig exakt bestimmt werden.

Answer

Die Energie und die Zeit eines Teilchens können nicht gleichzeitig exakt bestimmt werden.

Answer

Die Ladung und der Spin eines Teilchens können nicht gleichzeitig exakt bestimmt werden.

Answer

Der Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens können nicht gleichzeitig exakt bestimmt werden.

Question 31

Welche der folgenden Gleichungen stellt die Schrödingergleichung dar?

Accepted Answer

iħ∂Ψ/∂t = HΨ

Answer

E = mc²

Answer

F = ma

Answer

λ = h/p

Question 32

Was versteht man unter einem Quantenzustand?

Accepted Answer

Eine mathematische Beschreibung der möglichen Zustände eines Teilchens.

Answer

Eine Messung des tatsächlichen Zustands eines Teilchens.

Answer

Eine Vorhersage des zukünftigen Zustands eines Teilchens.

Answer

Eine Konstante, die das Verhalten eines Teilchens bestimmt.

Question 33

Was ist die Bedeutung der Planck-Konstante?

Accepted Answer

Verhältnis von Energie und Frequenz

Answer

Elementarladung

Answer

Universelle Gravitationskonstante

Answer

Boltzmann-Konstante

Question 34

In welchen Einheiten wird die Energie eines Photons üblicherweise angegeben?

Accepted Answer

Elektronenvolt

Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Hertz

Question 35

Welche der folgenden Technologien basiert auf den Prinzipien der Quantenphysik?

Accepted Answer

Laser

Answer

Transistoren

Answer

Solarzellen

Answer

Kernspaltung

Question 36

In welchen Bereichen der Medizin finden sich Anwendungen der Quantenphysik?

Accepted Answer

Alle der oben genannten.

Answer

Bildgebende Verfahren wie MRT und CT

Answer

Strahlentherapie bei Krebs

Answer

Entwicklung neuer Medikamente

Question 37

Welche Aussage beschreibt den Wellen-Teilchen-Dualismus korrekt?

Accepted Answer

Materie kann sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften aufweisen.

Answer

Licht verhält sich ausschließlich wie eine Welle.

Answer

Elektronen verhalten sich ausschließlich wie Teilchen.

Answer

Die Energie eines Photons ist umgekehrt proportional zu seiner Wellenlänge.

Question 38

Was besagt die Unschärferelation von Heisenberg?

Accepted Answer

Die Unsicherheit in der Ortsmessung eines Teilchens ist proportional zur Unsicherheit in seiner Impulsmessung.

Answer

Die gleichzeitige Bestimmung von Ort und Impuls eines Teilchens ist mit unendlicher Genauigkeit möglich.

Answer

Die Energie eines Teilchens kann beliebig genau gemessen werden.

Answer

Die Wellenfunktion eines Teilchens ist eine vollständige Vorhersage seines Zustands.

Question 39

Welche der folgenden Gleichungen stellt die Schrödingergleichung dar?

Accepted Answer

iħdΨ/dt = HΨ

Answer

E = mc²

Answer

F = ma

Answer

λ = h/p

Question 40

Welcher Effekt wird durch die Quantenverschränkung ermöglicht?

Accepted Answer

Die Messung eines Teilchens beeinflusst unmittelbar den Zustand des anderen verschränkten Teilchens.

Answer

Zwei Teilchen können über beliebige Entfernungen unmittelbar miteinander verbunden sein.

Answer

Die Wellenfunktion eines Teilchens kann sich spontan ändern.

Answer

Teilchen können durch Tunneln eine Barriere durchdringen.

Question 41

Welche Aussage beschreibt den Zustand eines Quantenobjekts vor der Messung korrekt?

Accepted Answer

Das Quantenobjekt befindet sich in einer Überlagerung mehrerer Zustände.

Answer

Das Quantenobjekt befindet sich in einem definierten Zustand.

Answer

Das Quantenobjekt hat einen bestimmten Wert für jede messbare Größe.

Answer

Das Quantenobjekt hat keinen definierten Zustand.

Question 42

Welche Aussage beschreibt den Effekt des Pauli-Ausschlussprinzips korrekt?

Accepted Answer

In einem Atom können zwei Elektronen niemals denselben Quantenzustand einnehmen.

Answer

In einem Atom können zwei Elektronen denselben Quantenzustand einnehmen.

Answer

In einem Atom können zwei Elektronen unterschiedlichen Spins denselben Quantenzustand einnehmen.

Answer

In einem Atom kann die Anzahl der Elektronen mit entgegengesetztem Spin die Anzahl der Elektronen mit gleichem Spin überschreiten.

Question 43

Welche Aussage beschreibt den Wellen-Teilchen-Dualismus präzise?

Accepted Answer

Materie und Energie verhalten sich sowohl wie Wellen als auch wie Teilchen.

Answer

Materie verhält sich ausschließlich wie eine Welle.

Answer

Energie verhält sich ausschließlich wie ein Teilchen.

Answer

Wellen und Teilchen sind gänzlich unterschiedliche Phänomene.

Question 44

Welche Größe ist nach der Unschärferelation nicht mit absoluter Genauigkeit gleichzeitig bestimmbar?

Accepted Answer

Ort und Impuls

Answer

Energie und Zeit

Answer

Geschwindigkeit und Masse

Answer

Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit

Question 45

Was beschreibt die Schrödingergleichung?

Accepted Answer

Eine partielle Differentialgleichung, die die Wellenfunktion eines Teilchens beschreibt

Answer

Eine Formel zur Berechnung der Energie eines Elektrons

Answer

Eine Theorie, die das Verhalten von Photonen erklärt

Answer

Eine Methode zur Bestimmung des Spins eines Atoms

Question 46

Welches Experiment lieferte den ersten experimentellen Beweis für den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Elektronen

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Answer

Millikan-Versuch

Answer

Rutherfordsches Streuexperiment

Question 47

Welche Aussage über Quantenverschränkung ist korrekt?

Accepted Answer

Verschränkte Teilchen bleiben verbunden, unabhängig von ihrer räumlichen Trennung.

Answer

Verschränkung kann nur zwischen identischen Teilchen auftreten.

Answer

Verschränkte Teilchen haben immer identische Eigenschaften.

Answer

Verschränkung ist ein ausschließlich klassisches Phänomen.

Question 48

Welche Aussage über die Wellenfunktion eines Teilchens ist korrekt?

Accepted Answer

Sie gibt die Wahrscheinlichkeit an, das Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden.

Answer

Sie ist immer eine positive reelle Zahl.

Answer

Sie kann negative Werte annehmen.

Answer

Sie beschreibt den exakten Aufenthaltsort des Teilchens.

Question 49

Welches Experiment veranschaulicht den Teilchenaspekt des Lichts?

Accepted Answer

Fotoelektrischer Effekt

Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Interferenz

Answer

Beugung

Question 50

Welche Aussage über die Quantenmechanik ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine statistische Theorie.

Answer

Sie beschreibt die Welt deterministisch.

Answer

Sie ist eine klassische Theorie.

Answer

Sie erlaubt exakte Vorhersagen über das Verhalten einzelner Teilchen.

Question 51

Welches Experiment lieferte erstmals Belege für den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Elektronen

Answer

Rutherfords Streuexperiment (Atommodell)

Answer

Michelson-Morley-Experiment (Lichtinterferenz)

Answer

Franck-Hertz-Versuch (Energiequantisierung)

Question 52

Welche Größe wird durch die Unschärferelation von Heisenberg begrenzt?

Accepted Answer

Produkt aus Ort und Impuls

Answer

Produkt aus Energie und Zeit

Answer

Produkt aus Wellenlänge und Frequenz

Question 53

Welche Gleichung beschreibt die zeitliche Entwicklung des quantenmechanischen Zustands eines Systems?

Accepted Answer

Schrödingergleichung

Answer

Maxwell-Gleichungen (Elektrodynamik)

Answer

Einstein-Feldgleichungen (Allgemeine Relativitätstheorie)

Answer

Navier-Stokes-Gleichung (Strömungsmechanik)

Question 54

Welche Formel gibt die Energie eines Photons an?

Accepted Answer

E=hf

Answer

E=mc² (Masse-Energie-Äquivalenz)

Answer

E=kx (Federenergie)

Answer

E=½mv² (Kinetische Energie)

Question 55

Welches Phänomen beschreibt den zufälligen Zerfall eines instabilen Atomkerns?

Accepted Answer

Radioaktiver Zerfall

Answer

Neutroneneinfang (Kernreaktion)

Answer

Kernspaltung (Nuklearphysik)

Question 56

Welche Quantenzahl beschreibt den Gesamtdrehimpuls eines Elektrons in einem Atom?

Accepted Answer

Gesamtdrehimpulsquantenzahl j

Answer

Azimutquantenzahl l

Answer

Hauptquantenzahl n

Answer

Magnetische Quantenzahl ml

Question 57

Welches Prinzip erklärt die Stabilität von Atomen und Molekülen?

Accepted Answer

Pauli-Prinzip

Answer

Aufbauprinzip (Elektronenkonfiguration)

Answer

Hundsche Regel (Aufspaltung von Energieniveaus)

Question 58

Welche physikalische Größe wird durch die Wellenfunktion ψ beschrieben?

Accepted Answer

Wahrscheinlichkeitsamplitude

Answer

Impuls

Answer

Energie

Answer

Drehimpuls

Question 59

Welches Experiment bestätigte experimentell die Existenz des Elektronenspins?

Accepted Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Question 60

Welche Aussage beschreibt den Wellen-Teilchen-Dualismus zutreffend?

Accepted Answer

Materie zeigt sowohl Eigenschaften von Wellen als auch von Teilchen.

Answer

Nur Teilchen besitzen Eigenschaften von Wellen.

Answer

Nur Wellen besitzen Eigenschaften von Teilchen.

Question 61

Was besagt die Unschärferelation?

Accepted Answer

Die genauere Bestimmung des Impulses eines Teilchens verringert die Genauigkeit der Ortsbestimmung.

Answer

Die genauere Bestimmung der Energie eines Teilchens verringert die Genauigkeit der Wellenlängenbestimmung.

Question 62

Welche der folgenden Gleichungen repräsentiert die Schrödingergleichung?

Accepted Answer

-ħ²/2m * d²ψ/dx² + V(x)ψ = Eψ

Answer

PV = nRT

Answer

F = ma

Answer

E = mc²

Question 63

Was beschreibt die Wellenfunktion?

Accepted Answer

Eine mathematische Funktion, die den Zustand eines Teilchens beschreibt.

Answer

Eine Funktion, die die Energie eines Teilchens beschreibt.

Answer

Eine Funktion, die die Position eines Teilchens beschreibt.

Question 64

Welche der folgenden Aussagen zum photoelektrischen Effekt ist korrekt?

Accepted Answer

Die maximale kinetische Energie der Photoelektronen ist proportional zur Frequenz des einfallenden Lichts.

Answer

Der photoelektrische Effekt ist nur bei sehr hohen Lichtintensitäten beobachtbar.