Quantenphysik Grundlagen: Interaktive Quizfragen für Maschinenbau-Studierende

Question 1

Was beschreibt den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Materie hat sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften.

Answer

Wellen und Teilchen sind immer getrennt.

Answer

Welleneigenschaften sind nur bei sehr kleinen Teilchen wichtig.

Answer

Die Unschärferelation gilt nur für Teilchen, nicht für Wellen.

Question 2

Welche Aussage beschreibt präzise die Wellen-Teilchen-Dualität?

Accepted Answer

Materie besitzt unter verschiedenen experimentellen Bedingungen sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften.

Answer

Materie verhält sich ausschließlich entweder als Teilchen oder als Welle.

Answer

Materie ist entweder ein Teilchen oder eine Welle, kann aber nicht beides gleichzeitig sein.

Answer

Wellen und Teilchen sind nicht miteinander verbundene physikalische Phänomene.

Question 3

Welche Gleichung repräsentiert die Unschärferelation von Heisenberg?

Accepted Answer

Δx ⋅ Δp ≤ h

Answer

Δx ⋅ Δp ≥ h

Answer

Δx + Δp ≤ h

Answer

Δx + Δp ≥ h

Question 4

Welches Experiment demonstrierte erstmals den Wellencharakter von Materie?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Elektronen

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Millikan-Öltropfen-Experiment

Question 5

Welches Prinzip besagt, dass die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden, durch das Quadrat seiner Wellenfunktion gegeben ist?

Accepted Answer

Bornsche Regel

Answer

Heisenbergsche Unschärferelation

Answer

Pauli-Prinzip

Answer

De-Broglie-Wellenlänge

Question 6

Welche Größe ist ein Eigenwert des Hamiltonoperators?

Accepted Answer

Energie

Answer

Impuls

Answer

Position

Answer

Drehimpuls

Question 7

Was verbietet das Pauli-Prinzip?

Accepted Answer

Zwei Elektronen befinden sich im selben Quantenzustand.

Answer

Zwei Elektronen befinden sich im selben Atom.

Answer

Zwei Elektronen haben die gleiche Geschwindigkeit.

Answer

Zwei Elektronen bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen.

Question 8

Wie lautet die Aussage des Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Teilchen und Wellen können je nach Experiment sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften zeigen.

Answer

Teilchen verhalten sich ausschließlich wie Teilchen.

Answer

Wellen verhalten sich ausschließlich wie Wellen.

Answer

Teilchen und Wellen sind grundsätzlich unterschiedliche Phänomene.

Question 9

Welche Wellenfunktion beschreibt ein Teilchen, das sich definitiv an einem bestimmten Ort aufhält?

Accepted Answer

ψ(x) = δ(x - a)

Answer

ψ(x) = e^(ikx)

Answer

ψ(x) = sin(kx)

Answer

ψ(x) = e^(-(x-a)²/(2σ²))

Question 10

Welche Größe kann in der Quantenphysik nicht gleichzeitig bestimmt werden?

Accepted Answer

Ort und Impuls

Answer

Energie und Zeit

Answer

Drehimpuls und Orientierung

Answer

Spin und magnetisches Moment

Question 11

Wer führte als Erster den Begriff „Quanten“ in die Physik ein?

Accepted Answer

Max Planck

Answer

Albert Einstein

Answer

Werner Heisenberg

Answer

Erwin Schrödinger

Question 12

Welches Experiment bestätigte den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Elektronen

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Answer

Compton-Effekt

Answer

Photoelektrischer Effekt

Question 13

Welche Aussage über die Schrödinger-Gleichung ist richtig?

Accepted Answer

Sie ist eine Wellengleichung, die die zeitliche Entwicklung der Wellenfunktion beschreibt.

Answer

Sie ist eine Differentialgleichung, die die Energiezustände eines Teilchens berechnet.

Answer

Sie ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung, die die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Teilchens angibt.

Answer

Sie ist eine quantenmechanische Beschreibung des klassischen Hamilton-Operators.

Question 14

Welches Prinzip besagt, dass sich die Wellenfunktion eines Teilchens an allen Punkten stetig verhalten muss?

Accepted Answer

Prinzip der Kontinuität

Answer

Überlagerungsprinzip

Answer

Unschärfeprinzip

Answer

Prinzip der minimalen Energie

Question 15

Welche Aussage über die Quantenverschränkung ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie beinhaltet, dass sich zwei oder mehr Teilchen in einem Zustand befinden, in dem sie nicht unabhängig voneinander beschrieben werden können.

Answer

Sie tritt nur bei Teilchen mit entgegengesetztem Spin auf.

Answer

Sie ermöglicht es Teilchen, Informationen über große Entfernungen auszutauschen.

Answer

Sie existiert nur als Gedankenexperiment und hat keine praktische Bedeutung.

Question 16

Welche Technologie basiert auf den Prinzipien der Quantenphysik?

Accepted Answer

Laser

Answer

Transistoren

Answer

Solarzellen

Answer

Elektromotoren

Question 17

Der Wellen-Teilchen-Dualismus besagt, dass:

Accepted Answer

Teilchen können sich sowohl wie Wellen als auch wie Teilchen verhalten.

Answer

Wellen können sich sowohl wie Teilchen als auch wie Wellen verhalten.

Answer

Wellen sind immer Teilchen, und Teilchen sind immer Wellen.

Answer

Wellen und Teilchen sind völlig unterschiedliche Phänomene.

Question 18

Ein Beispiel für einen Quantensprung ist:

Accepted Answer

Abgabe eines Photons durch ein Atom

Answer

Bewegung eines Fahrzeugs

Answer

Schwingung einer Saite

Answer

Rotation eines Planeten

Question 19

Welche der folgenden Aussagen trifft nicht auf die Schrödinger-Gleichung zu?

Accepted Answer

Sie gilt für alle Teilchensysteme.

Answer

Sie beschreibt die zeitliche Entwicklung des Wellenfunktionszustands.

Answer

Sie ist eine partielle Differentialgleichung zweiter Ordnung.

Answer

Sie liefert die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den Ort des Teilchens.

Question 20

Ein Eigenwert des Hamiltonoperators ist:

Accepted Answer

Energie

Answer

Impuls

Answer

Drehimpuls

Answer

Masse

Question 21

Die Superposition in der Quantenphysik bedeutet, dass:

Accepted Answer

Ein Teilchen existiert gleichzeitig in mehreren Zuständen.

Answer

Ein Teilchen existiert immer in nur einem Zustand.

Answer

Superposition ist nur für sehr kleine Teilchen möglich.

Answer

Superposition ist ein klassisches Phänomen.

Question 22

Das Doppelspaltexperiment veranschaulicht:

Accepted Answer

Wellen-Teilchen-Dualismus

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Rutherford-Streuexperiment

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Question 23

Die Quantenverschränkung zeichnet sich aus durch:

Accepted Answer

Korrelierte Zustände zweier Teilchen, unabhängig von ihrer Entfernung

Answer

Physikalische Verbindung zwischen zwei Teilchen

Answer

Gleiche Energie zweier Teilchen

Answer

Immer gleicher Ort zweier Teilchen

Question 24

Welche Eigenschaft ist charakteristisch für die Schwarzkörperstrahlung?

Accepted Answer

Kontinuierliches Spektrum

Answer

Emission nur bei hohen Temperaturen

Answer

Wellenlängenunabhängige Intensität

Question 25

Welches Experiment verdeutlicht den Wellen-Teilchen-Dualismus, indem es zeigt, dass Licht sowohl als Welle als auch als Teilchen auftreten kann?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Licht

Answer

Franck-Hertz-Versuch

Answer

Rutherfordsches Streuexperiment

Answer

Davisson-Germer-Experiment

Question 26

Welche Gleichung beschreibt die Unschärferelation von Heisenberg, die die Grenzen der gleichzeitigen Messung bestimmter physikalischer Größen festlegt?

Accepted Answer

Δx * Δp ≥ h / 4π

Answer

ΔE * Δt ≥ h / 4π

Answer

Δx * Δv ≥ h / 4π

Answer

Δp * Δv ≥ h / 4π

Question 27

Die Wellenfunktion eines Teilchens ist eine mathematische Funktion, die Folgendes beschreibt:

Accepted Answer

Die Wahrscheinlichkeit, das Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden

Answer

Die Energie des Teilchens

Answer

Den Impuls des Teilchens

Answer

Die Position des Teilchens

Question 28

Die de Broglie-Wellenlänge ist eine Wellenlänge, die welchem Teilchen zugeordnet wird?

Accepted Answer

Die Wellenlänge, die mit dem Teilchen assoziiert ist

Answer

Die Wellenlänge, mit der sich das Teilchen bewegt

Answer

Die Wellenlänge, die das Teilchen reflektiert

Answer

Die Wellenlänge, die das Teilchen emittiert

Question 29

Welcher Effekt führt zur Entstehung von Interferenzmustern im Doppelspaltexperiment, wenn Licht durch zwei schmale Spalte hindurchgeht?

Accepted Answer

Wellen-Teilchen-Dualismus

Answer

Unschärferelation

Answer

Pauli-Prinzip

Answer

Heisenbergsches Unsicherheitsprinzip

Question 30

Welche Gleichung, die als Schrödinger-Gleichung bekannt ist, beschreibt die zeitliche Entwicklung der Wellenfunktion eines Teilchens und ist von grundlegender Bedeutung für die Quantenmechanik?

Accepted Answer

iħ∂ψ/∂t = Hψ

Answer

E = mc²

Answer

F = ma

Answer

U = qV

Question 31

Welches Experiment demonstriert eindrucksvoll den Welle-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Youngsches Doppelspaltexperiment

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Dopplereffekt

Answer

Rutherfordsches Streuexperiment

Question 32

Die Unschärferelation besagt, dass die:

Accepted Answer

Orts- und Impulsunschärfe nicht gleichzeitig Null sein können

Answer

Position und der Impuls eines Teilchens gleichzeitig beliebig genau bestimmt werden können

Answer

Energie und die Zeit eines Teilchens gleichzeitig beliebig genau bestimmt werden können

Answer

Energie- und Zeitschärfe nicht gleichzeitig Null sein können

Question 33

Welcher Effekt ist ein typisches Beispiel für Quantentunneln?

Accepted Answer

Supraleitung

Answer

Radioaktiver Zerfall

Answer

Laseremission

Answer

Photoeffekt

Question 34

Welche Anwendung basiert auf der Quantenverschränkung?

Accepted Answer

Quantencomputer

Answer

Laserpointer

Answer

Solarzelle

Answer

Röntgengerät

Question 35

Welches Experiment bewies die Existenz von verschränkten Photonen?

Accepted Answer

Bell-Experiment

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Dopplereffekt

Answer

Youngsches Doppelspaltexperiment

Question 36

Welcher Begriff beschreibt den Zustand eines Teilchens, das mehrere Zustände überlagert?

Accepted Answer

Superposition

Answer

Kohärenz

Answer

Interferenz

Answer

Dekohärenz

Question 37

Welche Aussage zur Messung in der Quantenmechanik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Messung eines Operators projiziert das System auf den Eigenzustand des gemessenen Eigenwerts.

Answer

Die Messung eines Operators lässt den Zustand des Systems unverändert.

Answer

Die Messung eines Operators kann den Zustand des Systems nicht vorhersagen.

Answer

Die Messung eines Operators ist ein reversibler Prozess.

Question 38

Welcher Effekt ist für die Funktionsweise eines Lasers verantwortlich?

Accepted Answer

Stimulierte Emission

Answer

Spontane Emission

Answer

Absorption

Answer

Reflexion

Question 39

Welche Rolle spielt die Born'sche Regel bei der physikalischen Interpretation von Wellenfunktionen in der Quantenmechanik?

Accepted Answer

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

Answer

Sie bestimmt die Energiezustände des Teilchens.

Answer

Sie berechnet den Drehimpuls des Teilchens.

Answer

Sie ist eine direkte Folge der Unschärferelation.

Question 40

Welche der folgenden Aussagen zur Quantenverschränkung ist korrekt?

Accepted Answer

Verschränkte Teilchen können beliebig weit voneinander entfernt sein und trotzdem instantan auf Veränderungen miteinander reagieren.

Answer

Die Messung des Zustands eines verschränkten Teilchens hat keinen Einfluss auf den Zustand des anderen Teilchens.

Answer

Quantenverschränkung kann nur zwischen identischen Teilchen auftreten.

Question 41

Which property is unique to waves and not found in particles?

Accepted Answer

Interference

Answer

Momentum

Answer

Energy

Question 42

Welche Aussage trifft am besten auf den Wellen-Teilchen-Dualismus zu?

Accepted Answer

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

Answer

Teilchen können sich nur wie eine Welle verhalten.

Answer

Alle Materie verhält sich ausschließlich wie ein Teilchen.

Question 43

Was besagt die Unschärferelation?

Accepted Answer

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

Answer

Nur der Ort oder nur der Impuls eines Teilchens kann genau gemessen werden.

Answer

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

Question 44

Was beschreibt die de Broglie-Wellenlänge?

Accepted Answer

Die Wellenlänge, die einem Teilchen zugeordnet ist.

Answer

Die Energie eines Teilchens.

Answer

Den Impuls eines Teilchens.

Question 45

Welches Experiment lieferte einen entscheidenden Beweis für den Wellen-Teilchen-Dualismus?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment mit Elektronen.

Answer

Photoelektrischer Effekt.

Answer

Stern-Gerlach-Experiment.

Answer

Compton-Effekt.

Question 46

Welche Implikation ergibt sich aus der Unschärferelation für die Messung von Teilchen?

Accepted Answer

Es ist unmöglich, sowohl den Ort als auch den Impuls eines Teilchens gleichzeitig exakt zu bestimmen.

Answer

Die Unschärferelation gilt nur für große Objekte.

Answer

Es ist möglich, sowohl den Ort als auch den Impuls eines Teilchens gleichzeitig exakt zu bestimmen.

Question 47

Welche Größe ist umgekehrt proportional zur de Broglie-Wellenlänge?

Accepted Answer

Impuls.

Answer

Energie.

Answer

Masse.

Answer

Geschwindigkeit.

Question 48

Welche Aussage zur Quantenmechanik ist korrekt?

Accepted Answer

Sie beschreibt die physikalischen Eigenschaften von Teilchen auf atomarer und subatomarer Ebene.

Answer

Sie ist eine klassische Theorie.

Answer

Sie gilt nur für große Objekte.

Question 49

Welche Wellenlänge **$λ$** hat ein Photon mit der Energie **$E$**?

Accepted Answer

$λ=rac{hc}{E}$

Answer

$λ=sqrt{rac{hc}{E}}$

Answer

$λ=-rac{hc}{E}$

Answer

$λ=rac{E}{hc}$

Question 50

Welche Unschärferelation gilt für Ort **$Δx$** und Impuls **$Δp$**?

Accepted Answer

$Δx cdot Δp \geq \frac{h}{4\pi}$

Answer

$Δx cdot Δp = \frac{h}{4\pi}$

Answer

$Δx cdot Δp < \frac{h}{4\pi}$

Answer

$Δx cdot Δp > \frac{h}{4\pi}$

Question 51

Welchen Betrag hat der Bahndrehimpuls **$L$** eines Elektrons im Grundzustand eines Atoms?

Accepted Answer

$L=rac{1}{2}ħ$

Answer

$L=ħ$

Answer

$L=rac{3}{2}ħ$

Answer

$L=rac{1}{4}ħ$

Question 52

Welche Energie **$E$** besitzt ein Elektron im ersten angeregten Zustand des Wasserstoffatoms mit der Hauptquantenzahl **$n=2$**?

Accepted Answer

$E=-13,6eV \cdot \frac{1}{n^2}=-13,6eV \cdot \frac{1}{2^2}$

Answer

$E=-13,6eV \cdot \frac{1}{1^2}$

Answer

$E=-13,6eV \cdot \frac{1}{3^2}$

Answer

$E=-13,6eV \cdot \frac{1}{4^2}$

Question 53

Welche Aussage über die Schrödingergleichung ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine partielle Differentialgleichung, die die Wellenfunktion von Teilchen beschreibt.

Answer

Sie ist eine gewöhnliche Differentialgleichung, die den Impuls von Teilchen beschreibt.

Answer

Sie ist eine algebraische Gleichung, die die Energie von Teilchen beschreibt.

Question 54

Was besagt das Prinzip der Superposition in der Quantenphysik?

Accepted Answer

Ein Quantensystem kann sich in mehreren Zuständen gleichzeitig befinden.

Answer

Ein Quantensystem befindet sich immer in einem bestimmten Zustand.

Answer

Ein Quantensystem kann nur in zwei Zuständen gleichzeitig sein.

Question 55

Was versteht man unter dem Tunneleffekt?

Accepted Answer

Ein Quantenteilchen kann eine Potentialbarriere durchdringen, auch wenn seine Energie niedriger ist als die Höhe der Barriere.

Answer

Ein Quantenteilchen kann eine Potentialbarriere nur durchdringen, wenn seine Energie höher ist als die Höhe der Barriere.

Question 56

Welche der folgenden Anwendungen nutzt die Prinzipien der Quantenphysik?

Accepted Answer

Laser

Answer

Fahrrad

Answer

Flugzeug

Answer

Verbrennungsmotor

Question 57

Welche der folgenden Aussagen über die Quantenverschränkung ist korrekt?

Accepted Answer

Zwei Quantenteilchen können miteinander verbunden sein, sodass eine Messung des Zustands des einen Teilchens den Zustand des anderen Teilchens augenblicklich bestimmt, selbst über große Entfernungen.

Answer

Zwei Quantenteilchen können nur miteinander verbunden sein, wenn sie sich im selben Raum befinden.

Question 58

Welche Aussage beschreibt die Unschärferelation am besten?

Accepted Answer

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

Answer

Die Unschärferelation ist ein mathematisches Konzept, das keine praktische Bedeutung in der realen Welt hat.

Answer

Die Unschärferelation gilt nur für sehr kleine Teilchen, wie z.B. Elektronen.

Answer

Die Unschärferelation besagt, dass die Messgenauigkeit eines physikalischen Systems mit der Zeit abnimmt.

Question 59

Welche der folgenden physikalischen Größen ist in der Quantenmechanik quantisiert, d.h. sie kann nur bestimmte diskrete Werte annehmen?

Accepted Answer

Energie

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Zeit

Answer

Masse

Question 60

Welche Aussage beschreibt den probabilistischen Charakter der Quantenmechanik korrekt?

Accepted Answer

Die Quantenmechanik ermöglicht es, die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, ein Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden.

Answer

Die Quantenmechanik basiert auf der Annahme, dass alle physikalischen Größen kontinuierlich veränderbar sind.

Answer

Die Quantenmechanik ist eine deterministische Theorie, die den exakten Verlauf jedes physikalischen Systems vorhersagt.

Answer

Die Quantenmechanik kann den genauen Ort eines Teilchens zu jeder Zeit bestimmen.

Question 61

Was beschreibt ein Quantensprung in der Quantenmechanik?

Accepted Answer

Der Übergang eines Elektrons von einem Energieniveau zu einem anderen.

Answer

Ein plötzlicher und unvorhersehbarer Wechsel in der Bewegung eines Teilchens.

Answer

Eine kontinuierliche Veränderung der Energie eines Elektrons.

Answer

Eine hypothetische Theorie, die nicht durch Experimente bestätigt wurde.

Question 62

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

Accepted Answer

Youngsches Doppelspaltexperiment

Answer

Fotoelektrischer Effekt

Answer

Rutherfordstreuung

Answer

Compton-Effekt

Question 63

Welche Bedeutung hat die Plancksche Konstante (h) in der Quantenmechanik?

Accepted Answer

Sie quantisiert die Energie von elektromagnetischer Strahlung, d.h. die Energie kann nur in bestimmten, diskreten Paketen auftreten.

Answer

Sie beschreibt die Masse eines Elektrons.

Answer

Sie ist eine mathematische Konstante, die keine physikalische Bedeutung hat.

Answer

Sie ist ein Maß für die Gravitationskraft.

Question 64

Welche Aussage beschreibt den Wellen-Teilchen-Dualismus präzise?

Accepted Answer

Materie kann sich sowohl als Welle als auch als Teilchen manifestieren.

Answer

Wellen und Teilchen sind zwei voneinander getrennte Entitäten ohne Wechselwirkung.

Answer

Wellen und Teilchen sind zwei sich gegenseitig ausschließende Zustände.