यदि एक इलेक्ट्रॉन की डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य $2 \ nm$ है,तो इसकी गतिज ऊर्जा लगभग कितनी होगी ($eV$ में)? (प्लांक नियतांक $= 6.6 \times 10^{-34} \ J \ s$ और इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान $= 9 \times 10^{-31} \ kg$)

$E$ गतिज ऊर्जा के साथ गतिमान एक कण की डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य $\lambda$ है। यदि इसकी ऊर्जा में $\Delta E$ की वृद्धि की जाती है,तो तरंगदैर्ध्य $\frac{\lambda}{2}$ हो जाती है। $\Delta E$ का मान है:

जब कोई कण $x$-अक्ष पर $x=0$ और $x=a$ के बीच गति करने के लिए प्रतिबंधित होता है,जहाँ $a$ नैनोमीटर आयाम का है,तो उसकी ऊर्जा केवल कुछ विशिष्ट मान ही ले सकती है। ऐसे प्रतिबंधित क्षेत्र में गति करने वाले कण की अनुमत ऊर्जाएँ इसके सिरों $x=0$ और $x=a$ पर नोड्स (nodes) वाले स्थिर तरंगों के निर्माण के अनुरूप होती हैं। इस स्थिर तरंग की तरंगदैर्ध्य डी-ब्रोग्ली संबंध के अनुसार कण के रैखिक संवेग $p$ से संबंधित है। $m$ द्रव्यमान वाले कण की ऊर्जा उसके रैखिक संवेग से $E = \frac{p^2}{2m}$ के रूप में संबंधित है। इस प्रकार,कण की ऊर्जा को एक क्वांटम संख्या $n$ द्वारा दर्शाया जा सकता है जो $1, 2, 3, \ldots$ मान लेती है ($n=1$,जिसे ग्राउंड स्टेट कहा जाता है) जो स्थिर तरंग में लूप्स की संख्या के अनुरूप है।
ऊपर वर्णित मॉडल का उपयोग करके $x=0$ से $x=a$ रेखा में गति करने वाले कण के लिए निम्नलिखित तीन प्रश्नों के उत्तर दें। $h = 6.6 \times 10^{-34} \ J \ s$ और $e = 1.6 \times 10^{-19} \ C$ लें।
$1.$ $n$ के किसी विशेष मान के लिए कण की अनुमत ऊर्जा किसके समानुपाती है?
$(A) \ a^{-2} \ (B) \ a^{-3/2} \ (C) \ a^{-1} \ (D) \ a^2$
$2.$ यदि कण का द्रव्यमान $m = 1.0 \times 10^{-30} \ kg$ और $a = 6.6 \ \text{nm}$ है,तो ग्राउंड स्टेट में कण की ऊर्जा किसके सबसे करीब है?
$(A) \ 0.8 \ \text{meV} \ (B) \ 8 \ \text{meV} \ (C) \ 80 \ \text{meV} \ (D) \ 800 \ \text{meV}$
$3.$ कण की गति,जो अलग-अलग मान ले सकती है,किसके समानुपाती है?
$(A) \ n^{-3/2} \ (B) \ n^{-1} \ (C) \ n^{1/2} \ (D) \ n$

$V_1$ विभवांतर द्वारा त्वरित एक इलेक्ट्रॉन की डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य $\lambda$ है। जब विभव को बदलकर $V_2$ कर दिया जाता है,तो इसकी डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य $50 \%$ बढ़ जाती है। $\left(\frac{V_1}{V_2}\right)$ का मान है

$1\,MeV$ की समान ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन $(e)$,प्रोटॉन $(p)$,न्यूट्रॉन $(n)$ और $\alpha-$ कण $(\alpha)$ की डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य $(\lambda)$ का परिमाण बढ़ते क्रम में किस प्रकार होगा?

प्रकाश के वेग के दसवें भाग से गति कर रहे एक प्रोटॉन की डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्घ्य $\lambda$ है। एक अल्फा कण जिसकी गतिज ऊर्जा कुछ निश्चित है,उसकी भी डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्घ्य $\lambda$ है। प्रोटॉन और अल्फा कण की गतिज ऊर्जा का अनुपात क्या है?