UNIVERSIDAD EL BOSQUE FÍSICA III – TALLER Ramiro Briceño Diego Rubiano Dai! "ambrano 1) Que suposic suposicion iones es hizo Max Planck Planck al tratar tratar el proble problema ma de la radiaci radiación ón del cuerpo negro, analice las consecuencias de tales suposiciones. Plan Planck ck plan plante teó ó una ecua ecuaci ción ón simp simple le que que desc descri ribí bía a la dist distri ribu buci ción ón de la irradi irradiaci ación ón de las dier dierent entes es recu recuenc encias ias,, basado basado en una suposi suposició ción! n! la energ energía ía no es di"isi di"isible ble in#nit in#nitame amente$ nte$ como como la materi materia, a, est% est% ormad ormada a de partículas, a las que llamó quantum. &ambi'n &ambi'n supuso que las mol'culas emitían emitían o absorbían energía a la que llamo fotones. Planck halló que necesitaba suponer la existencia de quantums, o ciertas peque(a peque(as s di"is di"ision iones es de energ energía, ía, antes antes que una gama gama contin continua ua de posibl posibles es energías. energías. e#nió e#nió un quantum quantum de energía energía como la recuenci recuencia a de la oscilació oscilación n multip multiplic licada ada por por un n*mero n*mero diminut diminuto o que no tardó tardó en ser conoci conocido do como como la constante de Planck. +uego utilizó estas suposiciones para resol"er el problema del cuerpo negro$ su solución matem%tica predio perectamente la radiación del espectro del cuerpo negro. n egro. -) i el eecto eecto otoel'ct otoel'ctrico rico se obser"a obser"a en un metal, metal, /0s posible posible concluir concluir que el eecto se obser"a en otro metal bao las mismas condiciones 0xplique su respuesta. 2o se puede obser"ar en los mismos metales 3a que la unción de trabao de cada metal es dierente, en esta tabla se pueden "er algunos de ellos!
Funci#n !e Traba$o %e&a' ()eV* 2a 6l 9u ;n 6g Pt Pb >e
-.45 4.78 4.:7 4.<1 4.:< 5.<= 4.14 4.=7
? seg*n 0instein, la energía cin'tica m%xima para la liberación de otoelectrones es! Kmax hf Ø =
−
0ntonces se puede deducir que para que la energía cin'tica sea igual en todos los metales cada uno de ellos debe tener la misma unción de trabao @(). <) uponga que el eecto otoel'ctrico ocurre en un blanco gaseoso 3 no en uno sólido, /se producir%n para todas las recuencias del otón incidente 0xplique su respuesta. 6l "aria la temperatura la longitud de onda que es emitida cambia, al no ser un blanco uniorme el eecto no se produce en todas las recuencias del espectro 3a que dentro del gas las partículas pueden estar dispersas o aglomeradas. 4) /9ómo di#ere el eecto 9ompton del eecto otoel'ctrico i#eren en el %ngulo de incidencia de los otones. 0n el eecto otoel'ctrico al momento del choque entre el otón 3 el electro, el electrón toma toda la energía del otón, en cambio en el eecto 9ompton el otón choca contra el electrón 3 dependiendo del choque el electro puede tomar toda o nada de la energía del otón. =) /Qu' suposiciones hizo 9ompton al analizar la dispersión de un otón en un electrón 9ompton tomo la radiación @otones) no como ondas sino como partículas puntuales que tiene energía (hf) y momentum @hf/c). &ambi'n tu"o en cuenta el %ngulo @ Ø ) respecto a la dirección con que chocaba con el electrón, entonces al momento del choque entre el otón 3 el electrón no toda su energía se conser"a, una parte es absorbida por el electrón 3 otra se pierde. 5) An otón de ra3os x es dispersado por un electrón, /qu' le ocurre a la recuencia del otón dispersado en relación con la del otón incidente Partiendo de la conser"ación de la energía, se puede "er que la energía incidente es igual a la energía del electrón que retrocede m%s la energía del otón dispersado. 0sto implica que la energía del fotón dispersado es menor, su longitud de onda es mayor y por consiguiente su frecuencia es menor , 3a que la relación entre la longitud de onda 3 la recuencia es in"ersamente proporcional (f = c/ λ). :) /Por qu' si existe una recuencia de corte en el eecto otoel'ctrico la teoría corpuscular de la luz se "e a"orecida en "ez de la teoría ondulatoria Porque "arios de los enómenos obser"ados no pueden ser explicados mediante la teoría ondulatoria de la ísica cl%sica, mientras que bao la teoría corpuscular no solo se pueden explicar sino tambi'n "er de manera experimental.
8) Ana partícula se mue"e a una "elocidad inerior a cB-. /i se duplica la "elocidad de la partícula que ocurre con su cantidad de mo"imiento 0n todo eecto de dispersión se cumplen la conser"ación de la energía 3 de la cantidad de mo"imiento. ado que la "elocidad de la partícula se relaciona con la cantidad de mo"imiento 3 la energía mediante K = pc, un aumento en la "elocidad supondría o bien un choque con otra partícula, o una radiación incidente que genere el aumento. 0n el primer caso la cantidad de mo"imiento se "ería aectada 3 disminuiría a la mitad. 0n el segundo, se mantendría la cantidad de mo"imiento 3a que el aumento de energía se reCea en el aumento de la "elocidad, no de la cantidad de mo"imiento. D) +a masa de los otones de luz es igual a 7. 9omo es posible que tengan cantidad de mo"imiento @momentum) 0sto se debe a que los otones de luz, siguiendo la teoría ondulatoria, se generan mediante la perturbación de un medio, tal como se generan las olas en un lago al caer una piedra, los otones lle"an una energía 3 por tanto una cantidad de mo"imiento, aunque no tengan masa. 17) &odos los obetos radian energía, /por qu' entonces no es posible "er todos los obetos en una habitación oscura 6 pesar de que todos los obetos radien @o irradien) energía no signi#ca que puedan ser "isibles, esto se debe a ue la radiación puede ser muy peue!a o de muy ba"a energía, lo que implica que se necesita de energía adicional$ que exista una radiación otoel'ctrica incidente como la de una bombilla o un ampli#cador como el de un "isor, para que la radiación emitida cumpla las condiciones necesarias para ser captada por el oo humano. 11) /Qu' posee m%s energía, un otón de radiación ultra"ioleta o uno de radiación inrarroa &eniendo en cuenta que la energía de un otón est% de#nida como E F h, 3 la longitud de onda se relaciona con la recuencia como f = c/ λ, entonces a ma3or energía menor longitud de onda. ado que la radiación ultra"ioleta tiene una menor longitud de onda que la radiación inrarroa se puede a#rmar que un otón de radiación ultra"ioleta es el que posee ma3or energía. 1-) An electrón es una partícula o una onda. ustente su respuesta presentando algunos resultado experimentales. An electrón se comporta como partícula 3 como onda, a este enómeno se le denomina dualidad onda corp*sculo, que postula que todas las partículas presentan propiedades de onda 3 de partícula, seg*n la mec%nica cu%ntica no ha3 dierencias undamentales entre partículas 3 ondas, 3a que las ondas pueden comportarse como partícula 3 "ice"ersa.
1<) An electrón 3 un protón son acelerados desde el reposo a tra"'s de una misma dierencia de potencial. /Qu' partícula posee la longitud de onda m%s larga
eg*n le3 de Groglie que nos dice que , podemos deducir que si un electrón 3 un protón tienen la misma "elocidad, el protón tiene una longitud de onda menor 3a la masa es menor con respecto al electrón. 14) i la materia posee una naturaleza ondulatoria, /por qu' esta no es obser"able en nuestras experiencias cotidianas &eniendo en cuenta que los cuerpos con gran abundancia de materia su masa es mu3 grande, la longitud de onda resulta tan peque(a que se hace imposible percibir las características ondulatorias de la misma. 1=) 6lgunas estrellas se obser"an de color roizo 3 otras de color azul. 9uales poseen ma3or temperatura super#cial 0xplique su respuesta. Para de#nir la temperatura de una estrella se usa un concepto llamado &ipo 0spectral, el espectro se obtiene al dispersar la luz procedente de una estrella, 3 las características de cada espectro dependen de la temperatura de las capas super#ciales de la estrella. +as estrellas con temperaturas m%s baas tienes colores m%s roizos o anaranados 3 las temperaturas m%s altas son amarillas, blancas 3 azuladas.
