Quantenoptik für Wirtschaftsingenieure: Online-Quizzes und Übungen

Question 1

Was versteht man unter einem Photon?

Accepted Answer

Ein Elementarteilchen, das Lichtenergie in bestimmten, nicht weiter teilbaren Einheiten überträgt.

Answer

Eine Welle, die Energie kontinuierlich überträgt.

Answer

Ein positiv geladenes Atom.

Answer

Ein negativ geladenes Elektron.

Question 2

Welche physikalische Größe steht in direktem Zusammenhang mit der Wellenlänge von Licht?

Accepted Answer

Frequenz.

Answer

Energie.

Answer

Intensität.

Answer

Polarisation.

Question 3

Wie lässt sich der photoelektrische Effekt beschreiben?

Accepted Answer

Emission von Elektronen aus einem Material bei Bestrahlung mit Licht.

Answer

Absorption von Licht durch ein Material, wodurch Elektronen angeregt werden.

Answer

Reflexion von Licht von einem Material unter Freisetzung von Elektronen.

Answer

Brechung von Licht durch ein Material, wodurch Elektronen abgelenkt werden.

Question 4

Was beschreibt das Prinzip der Superposition in der Quantenmechanik?

Accepted Answer

Ein Teilchen kann sich gleichzeitig in mehreren Zuständen befinden.

Answer

Ein Teilchen nimmt durch Messung einen bestimmten Zustand an und verliert die anderen Möglichkeiten.

Answer

Superposition ist ausschließlich auf mikroskopische Objekte beschränkt.

Answer

Superposition ist ein Beweis für die Existenz mehrerer paralleler Universen.

Question 5

Welches der folgenden Phänomene ist eine direkte Folge der Quantenverschränkung?

Accepted Answer

Korrelierende Eigenschaften zweier räumlich getrennter Teilchen

Answer

Superposition eines einzelnen Teilchens

Answer

Gleichzeitige Messung verschiedener Eigenschaften eines einzelnen Teilchens mit unbegrenzter Genauigkeit

Answer

Ausbreitung eines einzelnen Teilchens als Welle

Question 6

Welche der folgenden Aussagen zur Wechselwirkung von Licht mit Materie ist korrekt?

Accepted Answer

Die Energie eines Photons kann nur in Vielfachen des Planck'schen Wirkungsquantums absorbiert oder emittiert werden.

Answer

Die Energie eines Photons kann beliebige Werte annehmen.

Answer

Die Wellenlänge eines Photons ist proportional zu seiner Energie.

Answer

Die Frequenz eines Photons ist proportional zu seiner Wellenlänge.

Question 7

Welches der folgenden Geräte basiert auf dem Prinzip der stimulierten Emission?

Accepted Answer

Laser

Answer

Glühbirne

Answer

Solarzelle

Answer

Leuchtdiode

Question 8

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Heisenberg'sche Unschärferelation korrekt?

Accepted Answer

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

Answer

Es ist unmöglich, gleichzeitig die Energie und die Zeit eines Teilchens mit beliebiger Genauigkeit zu bestimmen.

Answer

Es ist unmöglich, gleichzeitig den Drehimpuls und den Spin eines Teilchens mit beliebiger Genauigkeit zu bestimmen.

Answer

Es ist unmöglich, gleichzeitig die Wellenfunktion und den Zustand eines Teilchens mit beliebiger Genauigkeit zu bestimmen.

Question 9

Welche der folgenden Aussagen zur Wellen-Teilchen-Dualität ist korrekt?

Accepted Answer

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

Answer

Licht verhält sich ausschließlich wie eine Welle.

Answer

Elektronen verhalten sich ausschließlich wie Teilchen.

Answer

Neutronen verhalten sich ausschließlich wie Wellen.

Question 10

Welches der folgenden Experimente hat die Dualität von Licht überzeugend nachgewiesen?

Accepted Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Compton-Effekt

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Question 11

Welche der folgenden Anwendungen basiert auf dem Prinzip der Quantenverschränkung?

Accepted Answer

Quantenkryptographie

Answer

Klassische Computer

Answer

Quantenimaging

Answer

Klassische Metrologie

Question 12

Welche der folgenden Aussagen zur Bose-Einstein-Kondensation ist korrekt?

Accepted Answer

Es ist ein Zustand, in dem sich eine große Anzahl von Bosonen in einem kollektiven Grundzustand befindet.

Answer

Es ist ein Zustand, in dem sich eine große Anzahl von Fermionen in einem kollektiven Grundzustand befindet.

Answer

Es ist ein Zustand, in dem sich eine kleine Anzahl von Bosonen in einem kollektiven Grundzustand befindet.

Answer

Es ist ein Zustand, in dem sich eine kleine Anzahl von Fermionen in einem kollektiven Grundzustand befindet.

Question 13

Welche der folgenden Aussagen zum Casimir-Effekt ist korrekt?

Accepted Answer

Es ist eine Anziehungskraft zwischen zwei ungeladenen, parallelen Platten im Vakuum.

Answer

Es ist eine Abstoßungskraft zwischen zwei ungeladenen, parallelen Platten im Vakuum.

Answer

Es ist eine Anziehungskraft zwischen zwei geladenen, parallelen Platten im Vakuum.

Answer

Es ist eine Abstoßungskraft zwischen zwei geladenen, parallelen Platten im Vakuum.

Question 14

Welche der aufgeführten Wechselwirkungen beschreibt den Vorgang, bei dem ein Elektron ein Photon absorbiert und in einen energetisch höheren Zustand übergeht?

Accepted Answer

Photoelektrischer Effekt

Answer

Rayleigh-Streuung

Answer

Stimulierte Emission

Answer

Spontane Emission

Question 15

Welche Bedingung muss für eine kohärente Wechselwirkung von Licht mit einem zweiatomigen System erfüllt sein?

Accepted Answer

Die Energiedifferenz zwischen den beiden atomaren Zuständen muss der Energie des Photons entsprechen.

Answer

Die Wellenlänge des Photons muss deutlich kleiner sein als der Abstand zwischen den beiden Atomen.

Answer

Die beiden Atome müssen sich im identischen Energiezustand befinden.

Answer

Die Polarisation des Photons muss senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den beiden Atomen ausgerichtet sein.

Question 16

Welche der folgenden Aussagen über den Helium-Neon-Laser ist zutreffend?

Accepted Answer

Er emittiert Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums.

Answer

Er handelt sich um einen kontinuierlichen Laser mit hoher Leistung.

Answer

Als aktives Medium wird ein Rubin verwendet.

Answer

Er ist der zeitlich erste entwickelte Laser.

Question 17

Welche der folgenden Größen ist in der Quantenoptik nicht quantisiert?

Accepted Answer

Intensität

Answer

Energie

Answer

Drehimpuls

Answer

Polarisation

Question 18

Welche der folgenden Aussagen zur Heisenberg'schen Unschärferelation ist korrekt?

Accepted Answer

Sie besagt, dass Ort und Impuls eines Teilchens nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmt werden können.

Answer

Sie besagt, dass Energie und Zeit eines Teilchens nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmt werden können.

Answer

Sie gilt ausschließlich für Teilchen mit sehr hohen Energien.

Answer

Sie wurde von Albert Einstein formuliert.

Question 19

Welches der folgenden Geräte basiert auf dem Prinzip der stimulierten Emission?

Accepted Answer

Laser

Answer

Fluoreszenzlampe

Answer

Glühlampe

Answer

LED

Question 20

Welcher der folgenden Wellenlängenbereiche entspricht dem sichtbaren Spektrum?

Accepted Answer

400 nm - 700 nm

Answer

200 nm - 400 nm

Answer

1000 nm - 1500 nm

Answer

700 nm - 1000 nm

Question 21

Welches der folgenden Gesetze beschreibt die Energieverteilung in einem idealen schwarzen Körper?

Accepted Answer

Plancksches Strahlungsgesetz

Answer

Wiensches Verschiebungsgesetz

Answer

Rayleigh-Jeans-Gesetz

Answer

Stefans-Boltzmann-Gesetz

Question 22

Welches der folgenden Experimente lieferte den entscheidenden Beweis für den Teilchencharakter des Lichts?

Accepted Answer

Photoelektrischer Effekt

Answer

Compton-Effekt

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Answer

Doppelspaltexperiment

Question 23

Welche der folgenden Anwendungen nutzt die Quantenoptik?

Accepted Answer

Optische Telekommunikation

Answer

Verbrennungsmotoren

Answer

Chemische Reaktionen

Answer

Kernfusionsreaktoren

Question 24

Welches der folgenden Phänomene ist auf die Welleneigenschaften des Lichts zurückzuführen?

Accepted Answer

Beugung

Answer

Photoelektrischer Effekt

Answer

Compton-Effekt

Answer

Tunneln

Question 25

Welche der folgenden Größen ist eine Einheit des Lichtstroms?

Accepted Answer

Lumen

Answer

Kelvin

Answer

Watt

Answer

Joule

Question 26

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Quantenverschränkung korrekt?

Accepted Answer

Zwei oder mehr Photonen sind in einem gemeinsamen Zustand miteinander verbunden, auch wenn sie räumlich getrennt sind.

Answer

Es handelt sich um eine klassische Verschränkung.

Question 27

Welche Größe wird in der Quantenoptik quantisiert?

Accepted Answer

Energie

Answer

Impuls

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Drehmoment

Question 28

Welcher Effekt entsteht durch die Wechselwirkung von Licht mit Atomen?

Accepted Answer

Spontane Emission

Answer

Reflexion

Answer

Interferenz

Answer

Beugung

Question 29

Welche Eigenschaft ist charakteristisch für Laserlicht?

Accepted Answer

Kohärenz

Answer

Wellenlänge

Answer

Polarisation

Answer

Intensität

Question 30

Welche Anwendung nutzt die Eigenschaften verschränkter Photonen?

Accepted Answer

Quantenkryptographie

Answer

Optische Kommunikation

Answer

Optische Speicherung

Answer

Lasertechnologie

Question 31

Welches Gerät misst die Polarisation von Licht?

Accepted Answer

Polarisator

Answer

Spektrometer

Answer

Interferometer

Answer

Photomultiplier

Question 32

Welcher physikalische Effekt beschreibt den spontanen Aussendungsprozess von Photonen durch ein angeregtes Atom?

Accepted Answer

Spontane Emission

Answer

Stimulierte Emission

Answer

Inkodierte Emission

Answer

Superradiante Emission

Question 33

Welche grundlegende Eigenschaft charakterisiert Laserstrahlung im Vergleich zu anderen Lichtquellen?

Accepted Answer

Hohe Kohärenz und Monochromasie

Answer

Thermische Strahlung und breite Wellenlänge

Answer

Geringe Intensität und Polychromasie

Answer

Kurze Pulslänge und Inkodierung

Question 34

Auf welchem physikalischen Prinzip beruht die Funktionsweise von Interferenzfiltern?

Accepted Answer

Interferenz von Lichtwellen an einer periodischen mehrschichtigen Struktur

Answer

Brechung von Licht an einer gekrümmten Oberfläche

Answer

Absorption von Licht durch Farbstoffe

Question 35

Welche der aufgeführten Quantenzahlen beschreibt den Bahndrehimpuls eines Elektrons?

Accepted Answer

l

Answer

n

Answer

m

Answer

s

Question 36

Welche grundlegende physikalische Erscheinung bildet die Basis für den photoelektrischen Effekt?

Accepted Answer

Absorption von Photonen und Emission von Elektronen aus einem Material

Answer

Emission von Photonen durch ein angeregtes Material

Answer

Brechung von Licht an einer Grenzfläche

Question 37

Welche der folgenden Anwendungen macht sich die Quanteneigenschaften des Lichts zunutze?

Accepted Answer

Quantenkryptographie

Answer

Laserdrucker

Answer

Klassische Fotografie

Answer

Mikroskopie

Question 38

Welches Phänomen bildet die physikalische Grundlage für die Funktionsweise von Halbleiterlasern?

Accepted Answer

Stimulierte Emission in einem aktiven Medium

Answer

Thermische Strahlung von einem heißen Körper

Answer

Spontane Emission in einem Vakuum

Question 39

Welche Aussage über die Polarisation von Licht beschreibt die Eigenschaft, in einer bestimmten Ebene zu schwingen?

Accepted Answer

Linear polarisiert

Answer

Zirkular polarisiert

Answer

Elliptisch polarisiert

Question 40

Welches Gerät wird eingesetzt, um Licht einer bestimmten Wellenlänge auszuwählen und zu erzeugen?

Accepted Answer

Monochromator

Answer

Spektrometer

Answer

Photomultiplier

Answer

Interferometer

Question 41

Welcher Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums ist für die Quantenoptik von besonderer Bedeutung?

Accepted Answer

Sichtbares Licht bis ultraviolettes Licht

Answer

Mikrowellen

Answer

Radiowellen

Answer

Röntgenstrahlen

Question 42

Welcher Effekt beschreibt die Aussendung eines einzelnen Photons durch ein Atom ohne äußere Einwirkung?

Accepted Answer

Spontane Emission

Answer

Stimulierte Emission

Answer

Kohärente Streuung

Question 43

Welche Lichtquelle produziert Licht mit einer geringen Bandbreite?

Accepted Answer

Laser

Answer

LED

Answer

Fluoreszenzlampe

Answer

Glühlampe

Question 44

Welche Technik ermöglicht die Erzeugung von Lichtpulsen mit extrem hoher Intensität?

Accepted Answer

Chirped-Pulse-Verstärkung

Answer

Harmonische Erzeugung

Answer

Phasenkonjugation

Answer

Raman-Streuung

Question 45

Welcher Vorgang beschreibt die Verstärkung von Licht durch eine Umkehrung der Besetzungszahlen?

Accepted Answer

Stimulierte Emission

Answer

Reflexion

Answer

Streuung

Answer

Absorption

Question 46

Welche Eigenschaft von Licht bestimmt seine Farbe?

Accepted Answer

Wellenlänge

Answer

Intensität

Answer

Polarisation

Answer

Kohärenz

Question 47

Welche Anwendung der Quantenoptik nutzt die Verschränkung von Photonen?

Accepted Answer

Quantenkryptographie

Answer

Optische Pinzette

Answer

Laserkühlung

Question 48

Welcher Effekt führt zu einer Frequenzänderung von Licht beim Durchgang durch ein sich bewegendes Medium?

Accepted Answer

Dopplereffekt

Answer

Zeemaneffekt

Answer

Stärkeffekt

Answer

Kerneffekt

Question 49

Welches Phänomen ist ein wesentliches Merkmal der Quantenoptik?

Accepted Answer

Wechselwirkung von Licht mit Materie auf atomarer Ebene

Answer

Elektrischer Strom in Metallen

Answer

Schallwellen in Luft

Question 50

Wie wird ein Atom bezeichnet, das ein Elektron in einem angeregten Zustand besitzt?

Accepted Answer

Angeregtes Atom

Answer

Ionisiertes Atom

Answer

Radioaktives Atom

Answer

Grundzustandatom

Question 51

Nenne das Gerät in der Quantenoptik, das zur Erzeugung von kohärentem Licht eingesetzt wird.

Accepted Answer

Laser

Answer

LED

Answer

Lampe

Answer

Photozelle

Question 52

Welche Anwendung basiert auf den Prinzipien der Quantenoptik?

Accepted Answer

Quantenkryptographie

Answer

Elektromotor

Answer

Verbrennungsmotor

Answer

Mikrowellenherd

Question 53

Was geschieht, wenn ein angeregtes Atom in den Grundzustand übergeht?

Accepted Answer

Es emittiert ein Photon.

Answer

Es absorbiert ein Photon.

Answer

Es ionisiert.

Question 54

Welche Größe wird in der Quantenoptik zur Messung der Lichtintensität verwendet?

Accepted Answer

Photonenflussdichte

Answer

Watt

Answer

Ampere

Answer

Candela

Question 55

Nenne das Prinzip, das der Holografie zugrunde liegt.

Accepted Answer

Interferenzmuster von kohärentem Licht

Answer

Beugung von Licht

Answer

Reflexion von Licht

Answer

Brechung von Licht

Question 56

**Grundlegendes Prinzip der Quantenoptik:**

Accepted Answer

Wechselwirkung von Licht mit Materie auf atomarer Ebene

Answer

Makroskopische Eigenschaften von Licht

Answer

Klassische Elektrodynamik

Question 57

**Beschreibung eines Energiezustandsdiagramms:**

Accepted Answer

Mögliche Energiezustände von Elektronen

Answer

Anzahl der Elektronen im Atom

Answer

Chemische Eigenschaften des Atoms

Answer

Masse des Atoms

Question 58

**Gerät, das stimulierte Emission nutzt:**

Accepted Answer

Laser

Answer

Glühlampe

Answer

Sonnenkollektor

Answer

Fluoreszenzlampe

Question 59

**Unterschied zwischen spontaner und stimulierter Emission:**

Accepted Answer

Spontan: zufälliger Prozess; Stimuliert: induziert durch ankommendes Photon

Answer

Spontan: höheres Photonenenergie; Stimuliert: niedrigeres Photonenenergie

Question 60

**Medizinische Anwendung der Quantenoptik:**

Accepted Answer

Laserchirurgie

Answer

Kernfusion

Answer

Quantencomputer

Answer

Satellitenkommunikation

Question 61

**Kohärenzzeit eines Lasers:**

Accepted Answer

Dauer der konstanten Phase

Answer

Zeit für die Lichtimpulserzeugung

Answer

Wellenlänge des emittierten Lichts

Question 62

**Quantenverschränkung:**

Accepted Answer

Korrelation zwischen Quantenobjekten unabhängig von der Entfernung

Answer

Hypothetisches, noch nicht experimentell nachgewiesenes Konzept

Answer

Möglichkeit für schnellere Informationsübertragung als Licht

Question 63

**Heisenberg'sche Unschärferelation:**

Accepted Answer

Grenze für gleichzeitige Genauigkeit von Ort und Impuls

Answer

Beziehung zwischen Energie und Zeit

Question 64

**Forschungsbereich in der Quantenoptik:**

Accepted Answer

Quanteninformationsverarbeitung

Answer

Statistische Physik

Answer

Klassische Optik

Answer

Kernphysik