FÍSICA MODERNA CÓDIGO: 299003
UNIDAD 2: TAREA 3 - CONCEPTOS INTERMEDIOS DE LA FÍSICA MODERNA
Presenta! a: ANGELO AL"ANO RE#ES
Entre$a! %!r: &'!n Se(ast)an Gar*)a T+,ane C)$!: ../339/1. eres C)%a$a+ta S+4re5 C)$!: 6.6330 &aes "etan*!+rt' C)$!: ...07297/0 D)!8ante Ga(a M!ren! C)$!: /06.70
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
MARCO TEÓRICO
TRA"A&O COLA"ORATIO DE LA UNIDAD 2: E
ACTIIDAD .
Est+ Est+) )an ante te >+e >+e Estudiante que rea,)5a e, &ON SE"ASTIAN GARCIA revisa el ejercicio: e
Dat!s e, e
Desarr!,,! e e, e
E@%,)*a*)n B! <+st)8)*a*)n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
+#,-S ? '///0 T 1 2ES34ES,#S #. 109.9 x 106 W 5. 123 nm C.
a) Potencia que irradia el cuerpo negro. 4 P =σAeT −8 W )( 0.0063 m2 )( 1)( 23555 K 4) P=( 5.670 x 10 2 4 m K 6 P=109.9 x 10 W b) Longitud de onda maxima. −3 2.898 x 10 m∗ K λmax = 23555 K λ max =123 nm c) Prueba con el simulador
O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
E
Estudiante que revisa el ejercicio:
Suponga que un cuerpo negro con X cm2 de superfcie y con una temperatura de T K. a) ¿Cuánta potencia irradia? xprese la respuesta en !. a) ¿" qu# longitud de onda irradia con una máxima intensidad? xprese la respuesta en nm.
Como podemos observar en el simulador no permite ingresar exactamente el valor que pide el ejercicio pero usamos el más aproximado que es de (23600 °K) podemos observar que la longitud de onda en la que irradia la maor intensidad es aproximadamente !22"# nm$ por lo que podemos concluir que los cálculos reali%ados son correctos"
b) Compruebe el resultado del $tem b) %aciendo uso del simulador & que está en el entorno de aprendi'a(e prácco. *"nexe la imagen de la simulaci+n obtenida en el in,orme). Ésta acvidad de simulación (ítem c) es la PRÁCTICA 1 del curso, por lo cual diríase al entorno de aprendi!ae pr"cco, descar#ue la $uía de %a&oratorio 'irtual lala atentamente, para *ue +a#a la respecva simulación %a pr"cca es solo usando los simuladores est" incluida en ste tra&ao cola&oravo
Dat!s e, e
+#,-S X
61 718//
T 2ES34ES,#S #. 28631090,57 W 5.
Desarr!,,! e, e
E@%,)*a*)n B! <+st)8)*a*)n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
-.) ebemos %acer la operaci+n traba(ando con m 2 ya que el e(ercicio nos brinda / pero en de c m2 . 2 1m 2 76 c m =0,0076 m2 2 10000 c m
¿ 1,805∗10−7 m
4
q = A T
−8
q =5,67∗10
W 2
(0,0076 m ) ( 16055 ) 2
4
4
m K Realizamosen la calculadora q =28631090,57 W
2.) Usamos ley de desplazamiento de wien
−3 mK
¿ ¿
2.898∗10
T
−3
2.898∗10
mK
T
−3 ¿ 2.898∗10 mK
16055 K −3
¿
2.898∗10
m
16055
¿ 1,805∗10−7 m
O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
E
+e Estudiante que D)!8ante Ga(a M!ren! rea,)5a e, e
Dat!s e, e
+#,-S ? 9 T ''7 2ES34ES,#S #. P=64515922. 07 W −9 5. λ max =124 .69∗10 nm C.
Desarr!,,! e, e
P= σ AeT 4
w ∗0.0039 m2∗1∗232414 K 2 4 m k P=64515922.07 W P=5.670 x 10−8
b.)
λ max =2.898∗10− 3 −3
λ max
2.898∗10
T
λ max =
−3
2.898∗10 23241 K
=1.24∗10−07 m
λ max =124.69∗10−9 nm c.
E@%,)*a*)n B! <+st)8)*a*)n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
Ejercicio No 4. Estudiante 'studiante que revisa el que realiza &''* C+,-.-/- */-'1 uis 4illamil ejercicio el ejercicio: *uponga que un cuerpo negro con X cm 2 de super5icie con una temperatura de T K" c) Cuánta potencia irradia7 'xprese la respuesta en 8" d) - qu9 longitud de onda irradia con una máxima intensidad7 'xprese la respuesta en nm" e) Compruebe el resultado del :tem b) ;aciendo uso del simulador 2 que está en el entorno de aprendi%aje práctico" (-nexe la imagen de la simulaci
Ésta actividad de simulación (ítem c) es la PRÁCTICA 1 del curso, por lo cual diríjase al entorno de aprendiaje pr!ctico, descar"ue la #uía de $a%oratorio &irtual ' lala atentamente, para ue *a"a la respectiva simulación+ $a pr!ctica es solo usando los simuladores ' est! incluida en ste tra%ajo cola%orativo+ Datos del ejercicio
Desarrollo del ejercicio e imagen de la simulación
Explicación
y/o justiicació n y/o regla utilizada en el proceso realizado:
eali%amos la conversi* X !# T !#?22 '*,/'*-* 12539046,92W " @ λmax =154,79 x " C imagen "
18 c m
2
(
1m
2
10000 c m
2
)=
2
a
cm
m
2
por medio de
2
0,0018 m
a) a potencia emitida por el área se calcula con la le de *te5anA@olt%man 4
P= ε σ A T a emisividad de un cuerpo negro w −8 σ =5,670 x 10 2 4 m K
(
P= 5,670 x 10 −8
ε =1
)
w ( 0,0018 m2 )( 18722 K )4 4 m K 2
P= 12539046,92 W b) a longitud de onda pico de la radiaci
λmax T = 2,898 x 10 m . K λmax =
2,898 x 10
T
−3
m. K
λmax =
2,898 x 10
−3
m. K
18722 K −7
λmax =1,5479 x 10 m −9
λmax =154,79 x 10 m
c) a simulaci
!"ser#aciones ('spacio exclusivo para el estudiante que reali%a la revisi
E
E
Estudiante que Estudiante que &ON SE"ASTIAN GARCIA reali(a el ejercicio: revisa el ejercicio: ¿Cuál es la máima energ%a cin$tica de los electrones epulsados de un material con una funci*n de tra"ajo de ilumina con lu( de longitud de onda de λ nm? Eprese el resultado en e;. Dat!s e, e
+#,-S F λ
7< /=''
2ES34ES,#S #. 1,51 e
Desarr!,,! e, e
*>/C+>B ,ara calcular la energ:a cin9tica máxima primero debemos encontrar la energ:a de cada 5ot
K max = "# − ∅ K max = 6,73 e − 5,22 e K max = 1,51 e
O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
F e; cuando se
E@%,)*a*)n B! <+st)8)*a*)n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
E
=->* F !0? λ $?2 '*,/'*-* -" 6.868eV
Desarrollo del ejercicio
Explicación y/o justiicación y/o regla utilizada en el proceso realizado:
!= !=
"c
❑
-
1240 e ∗nmc 107
-!"2
#$ 6.868eV !"ser#aciones ('spacio exclusivo para el estudiante que reali%a la revisi
E
F e4 cuando se ilumina
Estudiante que D)!8ante Ga(a M!ren! reali(a el ejercicio:
Estudiante que revisa el ejercicio:
%&u'l es la m'(ima energa cin*tica de los electrones e(pulsados de un material con una función de tra+a,o de cuando se ilumina con luz de longitud de onda de 122 nm #(prese el resultado en eV
Dat!s e, e
Desarr!,,! e, e
F λ
./e; 7''nm
!=
2ES34ES,#S #. K $ax=5.62 e
1240 e ∗nm 122 nm
!=10.16 e e esta manera podemos hallar la energa cin*tica K max= "# −%
K max=10.16 e − 4.54 e K $ax=5.62 e
.
O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
E
eV
E@%,)*a*)n B! <+st)8)*a*)n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
"c != λ
+#,-S
4.54
&''* C+,-.-/- */-'1
'studiante que revisa el ejercicio
Cuál es la máxima energ:a cin9tica de los electrones expulsados de un material con una 5unci
Desarrollo del ejercicio
Explicación y/o justiicación y/o regla utilizada en el proceso realizado:
/sando =->* F !D λ $?0 '*,/'*-* -" 3.6221 e
K max ="# − ϕ =onde la longitud de onda se expresa como λ =
F e4 cuando se ilumina
& #
's decir & # = λ omando que la velocidad de los 5otones es c c # = λ
*e reempla%a en la 5
E
ICTOR MANUEL RIAS
ACTIIDAD 3 E+e Estudiante que rea,)5a e, D)!8ante Ga(a M!ren! revisa el ejercicio: eaciendo uso del simulador = o"tenga para cada valor de temperatura T : a) a energ%a total emitida que aparece en el simulador= es decir !T = eprese dic&o valor en unidades de
[ ] W m2
. #nee
una imagen en el informe de una sola simulaci*n para cualquiera de los / datos). ") a longitud de onda máima λmax = eprese dic&o valor en metros. #nee una imagen en el informe de una sola simulaci*n para cualquiera de los / datos). c) Con los datos o"tenidos grafique la cuarta potencia de la temperatura vs la energ%a total emitida= utilice Ecel para &acer la gráfica):
d) Con los datos o"tenidos grafique el inverso de la temperatura vs la longitud de onda= utilice Ecel para &acer la gráfica):
e) -"tenga ya sea mediante Ecel o de manera manual la pendiente de las dos gráficas. f) # partir de las pendientes encontradas= ¿qu$ representa cada pendiente? Ésta actividad es la PRÁCTICA del curso, por lo cual diríjase al entorno de aprendiaje pr!ctico, descar"ue la #uía de $a%oratorio &irtual ' lala atentamente, para ue *a"a las respectivas simulaciones+ $a pr!ctica es solo usando los simuladores ' est! incluida en ste tra%ajo cola%orativo+
Dat!s e, e
+#,-S +ato 7 +ato ' +ato +ato +ato /
T
//'8 /01 /21 866./ 1/
E@%,)*a*)n B! <+st)8)*a*)n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
Desarr!,,! e, e
a) 3a energa total emitida que aparece en el simulador! es decir !T ! e(prese dicho 4alor en unidades de
[ ] W m2
. 5ne(e una imagen en el
informe de una sola simulación para cualquiera de los / datos). TEMPERATURA (K) ENERGIA TOTAL //27. /08/./
/2." "."
[ ] W m2
.
/21
6
2
w /m 6 2 866./ 31.8 x 10 w / m 6 2 1/ 32.9 x 10 w / m +. 3a longitud de onda m'(ima λmax ! e(prese dicho 4alor en metros. 4 . 3 x 10
5ne(e una imagen en el informe de una sola simulación para cualquiera de los / datos).
TEMPERATURA (K)
//2 /01 /21 86/./ 1/
a longitud de onda máima λmax = −7
5.25 x 10
m 5.37 x 10 m −7 5.52 x 10 m −7 5.95 x 10 m −7 5.91 x 10 m −7
@magen de una sola simulaci*n para cualquiera de los / datos.
Aráfica 7:
Aráfica ':
3endiente 7: 3endiente ': 2epuesta pregunta: ¿Bu$ significa cada pendiente?
O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
E
'studiante que revisa el ejercicio
T :
a) a energ:a total emitida que aparece en el simulador$ es decir !T $ exprese dic;o valor en unidades de
[ ] W m
2
" (-nexe una
imagen en el in5orme de una sola simulaci
d) Con los datos obtenidos gra5ique el inverso de la temperatura vs la longitud de onda$ (utilice 'xcel para ;acer la grá5ica)
e) >btenga a sea mediante 'xcel o de manera manual la pendiente de las dos grá5icas"
5) - partir de las pendientes encontradas$ qu9 representa cada pendiente7
Ésta actividad es la PRÁCTICA del curso, por lo cual diríjase al entorno de aprendiaje pr!ctico, descar"ue la #uía de $a%oratorio &irtual ' lala atentamente, para ue *a"a las respectivas simulaciones+ $a pr!ctica es solo usando los simuladores ' est! incluida en ste tra%ajo cola%orativo+
Datos del ejercicio
=->* =ato ! =ato 2 =ato 3 =ato =ato F
Explicación y/o justiicación y/o regla utilizada en el proceso realizado:
Desarrollo del ejercicio
T F062 03 F#?? ?3 FF!!
Dato
' ( ) 4 *
T$%& con que se tra"ajó F062 03 F#?? ?3 FF!!
!T
[ ]
λmax [m ]
W
m
2
3$?3 X 1 02 2$! G 1 0 2 6"?? 1 02 2"#F 1 0 2 F"2 X 1 02
F"?3 x 1 0−7 6"F? X 1 0−7 "D3 X 1 0− 7 6"!2 X 1 0−7 F"26 X 1 0−7
0magen de una sola simulaci+n para cualquiera de los 1 datos. 2ráfca -3
2ráfca &3
c). Con los datos obtenidos grafque la cuarta potencia de la temperatura 4s la energ$a total emida5 *ulice xcel para %acer la gráfca)3
Energia Vs Temperatura -& -6 a r 9 u t a 8 r e p 7 m e & T 6
6
&
7
8 Energia
9
-6
-&
d. Con los datos obtenidos grafque el in4erso de la temperatura 4s la longitud de onda5 *ulice xcel para %acer la gráfca)3
Longitud Vs 1/T -& -6 a d n O e d d u t i g n o L
9 8 7 & 6
6
&
7
8
9
-6
-&
Inverso de Temperatura
e). :btenga ya sea mediante xcel o de manera manual la pendiente de las dos gráfcas. Primera grafca W
−8
σ =5.67 x 10
2
4
$ ∗ K
segunda grafca es3 W = 0.0029 m∗ K ,.) " parr de las pendientes encontradas5 ¿qu# representa cada pendiente?
La primera pendiente s la representaci+n de la constante de Ste,an;
!"ser#aciones ('spacio exclusivo para el estudiante que reali%a la revisi
EB H-'* @'-BC>/& ejercicio: &aciendo uso del simulador 3$ obtenga para cada valor de temperatura
'studiante que revisa el ejercicio
T :
g) a energ:a total emitida que aparece en el simulador$ es decir !T $ exprese dic;o valor en unidades de
[ ] W m
2
" (-nexe una
imagen en el in5orme de una sola simulaci
i) Con los datos obtenidos gra5ique la cuarta potencia de la temperatura vs la energ:a total emitida$ (utilice 'xcel para ;acer la grá5ica)
j) Con los datos obtenidos gra5ique el inverso de la temperatura vs la longitud de onda$ (utilice 'xcel para ;acer la grá5ica)
I) >btenga a sea mediante 'xcel o de manera manual la pendiente de las dos grá5icas" l) - partir de las pendientes encontradas$ qu9 representa cada pendiente7
Ésta actividad es la PRÁCTICA del curso, por lo cual diríjase al entorno de aprendiaje pr!ctico, descar"ue la #uía de $a%oratorio &irtual ' lala atentamente, para ue *a"a las respectivas simulaciones+ $a pr!ctica es solo usando los simuladores ' est! incluida en ste tra%ajo cola%orativo+
Datos del ejercicio
=->* =ato ! =ato 2 =ato 3 =ato
T F3!? 60# !? 3D#F
Explicación y/o justiicación y/o regla utilizada en el proceso realizado:
Desarrollo del ejercicio
Dato
' (
T$%& con que se tra"ajó F3!?
60#
!T
[ ]
λmax [m ]
W
m
2
F$ $W / m 2
FFnm
2
62Dnm
2F$6 $W /m
=ato F
F0D0
)
!?
4 *
3D#F F0D0
!6$D $W / m 2 !$3 $W / m2 3#$! $W / m2
6D#nm ?2?nm F6Dnm
!"ser#aciones ('spacio exclusivo para el estudiante que reali%a la revisi
E
E
ACTIIDAD /
Estudiante que &ON SE"ASTIAN GARCIA Estudiante que reali(a el ejercicio: revisa el ejercicio: #ntes de iniciar esta actividad= es fundamental que identifique claramente que es la longitud de onda de corte y la frecuencia de corte para el efecto fotoel$ctrico. a) Seleccione un material y a partir de las funciones de tra"ajo que se dan a continuaci*n esta"le(ca la longitud de onda de corte te*rica en nm mostrar el paso a paso del cálculo en el informe) y eplique qu$ entiende por longitud de onda de corte. ") 3ara el material seleccionado y utili(ando el simulador del efecto fotoel$ctrico encuentre la ,!n$)t+ e !na e *!rte e@%er)enta,= recuerde que esta corresponde justo al l%mite donde empie(a el desprendimiento de electrones. 3ara este punto utilice una intensidad mayor al /8 y anee la imagen en el informe). En caso de &a"er diferencia entre el valor te*rico y el valor eperimental encuentre el error relativo porcentual.
Mater)a, ' a ( n ) u P* ) a
F+n*)!nes e tra(a
L!n$)t+ e !na e *!rte ter)*a n=
L!n$)t+ e !na e *!rte e@%er)enta, n=
Err!r re,at)! %!r*ent+a,=
2,36 4,3 4,7
5,93
2,87
c) @nteractDe con el simulador y teniendo claro la longitud de onda de corte eperimental para la el material seleccionado= conteste la siguiente pregunta #nee imágenes que sustenten sus respuestas): ¿+e qu$ depende el desprendimiento de electrones? ¿C*mo afecta la intensidad en el desprendimiento de electrones? d) 3ara el material seleccionado= identifique en el simulador la gráfica EFE2AG# +E EEC,2HF I2EF,E # I2EC4EFC@# 4JGF@C# y a partir de ella en*+entre ,a *!nstante e P,an* ,a 8+n*)n e tra(a
/ Ésta actividad es la PRÁCTICA - del curso, por lo cual diríjase al entorno de aprendiaje pr!ctico, descar"ue la #uía de $a%oratorio &irtual ' lala atentamente, para ue *a"a las respectivas simulaciones+ $a pr!ctica es solo usando los simuladores ' est! incluida en ste tra%ajo cola%orativo+
Dat!s e, e
+#,-S Jaterial seleccionad o 2ES34ES,#S #. 5. Error: +. &)L +. ϕ )L
Desarr!,,! e, e
a)M.. ")M. c)M d)M. Dat! . 2 3 /
Fre*+en*)a
Ener$Ha
O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
E@%,)*a*)n B! <+st)8)*a*)n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
E
Mater)a, ' a ( n ) u P* ) a
F+n*)!nes e tra(a
L!n$)t+ e !na e *!rte ter)*a n=
L!n$)t+ e !na e *!rte e@%er)enta, n=
Err!r re,at)! %!r*ent+a,=
2,36 4,3 4,7
5,93
2,87
c) @nteractDe con el simulador y teniendo claro la longitud de onda de corte eperimental para la el material seleccionado= conteste la siguiente pregunta #nee imágenes que sustenten sus respuestas): ¿+e qu$ depende el desprendimiento de electrones? ¿C*mo afecta la intensidad en el desprendimiento de electrones? d) 3ara el material seleccionado= identifique en el simulador la gráfica EFE2AG# +E EEC,2HF I2EF,E # I2EC4EFC@# 4JGF@C# y a partir de ella en*+entre ,a *!nstante e P,an* ,a 8+n*)n e tra(a
la ta"la siguiente: Dat! . 2 3 /
Fre*+en*)a
Ener$Ha
Ésta actividad es la PRÁCTICA - del curso, por lo cual diríjase al entorno de aprendiaje pr!ctico, descar"ue la #uía de $a%oratorio &irtual ' lala atentamente, para ue *a"a las respectivas simulaciones+ $a pr!ctica es solo usando los simuladores ' est! incluida en ste tra%ajo cola%orativo+
Dat!s e, e
+#,-S Jaterial seleccionad o 2ES34ES,#S #. 5. Error: +. &)L +. ϕ )L
Desarr!,,! e, e
a) 3ongitud de onda de corte es
λ c= λ c=
"c +
∗nm
1240 e 4 .7 e
=263.82 nm
Longitud de onda de corte: 3a longitud de onda de corte teórica es la longitud de onda m's pequea a la que puede propagarse un modo 9nico en una fi+ra monomodo. #ste par'metro puede calcularse a partir del perfil del ndice de refracción de la fi+ra. longitudes de onda inferiores a la longitud de onda de corte teórica! pueden propagarse 4arios modos y la fi+ra ya no es monomodo! sino multimodo.
E@%,)*a*) n B! <+st)8)*a*) n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
")M.
uncione! de traba"o ( ϕ ¿ en e#
Materia l
' a ( n ) u P* ) a
Longitud de onda de corte te$rica %n&'.
Longitud de onda de corte eeri&ental %n&'.
Error relati*o orcentual.
260.82nm
268nm
.78
2,36 4,3 4,7
5,93
2,87
c)M epende de corriente frente al 4olta,e de +atera! corriente frente a la intensidad lumnica! energa de electrón frente a frecuencia lumnica.
d)M. Dat! Fre*+en*)a Ener$Ha . 2 3 / O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
E
,unciones de tra"ajo - ϕ ¿ en e
+aterial
' a ( n ) u P*
5,93
) a
2,87
ongitud de onda de corte teórica $nm&.
ongitud de onda de corte experimental $nm&.
Error relati#o porcentual.
2,36 4,3 4,7
λc = 195,27 nm
λc = 196 nm
0,37
g) 0nteract>e con el simulador y teniendo claro la longitud de onda de corte experimental para el material seleccionado5 conteste la siguiente pregunta *"nexe imágenes que sustenten sus respuestas)3 ¿e qu# depende el desprendimiento de electrones? ¿C+mo a,ecta la intensidad en el desprendimiento de electrones? %) Para el material seleccionado5 idenfque en el simulador la gráfca @A2B" LCAD@ EA@ " EACF@C0" LFGB@0C"H y a parr de ella encuentre la constante de Planck y la funcin de tra!a"o experimental5 con su respec#vo error porcentual . Para lo anterior es necesario idenfcar m$nimo tres puntos de la gráfca5 para ello complete la tabla siguiente3 Dato ,recuencia Energ0a ' ( ) 4 Ésta acvidad es la PRÁCTICA - del curso, por lo cual diríase al entorno de aprendi!ae pr"cco, descar#ue la $uía de %a&oratorio 'irtual lala atentamente, para *ue +a#a las respecvas simulaciones %a pr"cca es solo usando los simuladores est" incluida en ste tra&ao cola&oravo Datos del ejercicio
Desarrollo del ejercicio e imagen de la simulación
Explicaci ón y/o justiicac ión y/o regla
utilizada en el proceso realizado :
=->* ateria l ,t seleccio nado '*,/'*-* 195,2 7
196
0$3?J
0$2J
$!3x
F$23 x
15
10
6$3F e4
15
10
6$3# e4
a) Fsando3 K max ="# − ϕ Como 4amos a %allar la e nerg$a de corte
K max =0
espe(ando para la ,recuencia ϕ # c = " ntonces la longitud de onda de corte3 & λc = # c omando que la 4elocidad de los ,otones es c3
λc = Aeempla'ando el 4alor %allado para # c c ϕ λc = " ntonces la longitud de onda de corte será3 λc =
"c ϕ
onde tenemos que
c # c
"c =1240 e .nm Aeempla'ando los datos tenemos3 λc =
1240 e . nm 6,35 e
λc = 195,27 nm
a) b). n la gráfca se 4en los electrones antes de llegar a la longitud de onda de corte3 La cual es λc = 196 nm l error porcentual es3
| T − m|
|195,27 −196|
T
195,27
! , =
∗100=
∗100=0,37
b) Por medio de la grafca de corriente 4s intensidad lum$nica3
-. "l 4ariar la intensidad no ocurre nada cuando estamos ba(o la longitud de onda de corte &. "l 4ariar la intensidad por encima de la longitud de corte llega a un porcenta(e no ocurre nada I. l desprendimiento de electrones depende del material5 de la longitud de onda de la lu' que cae sobre el material y la intensidad que ene la lu' d)Por medio de la grafca
Dato ' ( )
,recuencia !$!2Fx 1 015 &% 0$?Fx 1 015 &% !$F0x 1 015 &%
Energ0a 0 e4('5ecto 5otoelec) 0$0 e4 0$F e4
4 *
2$2Fx 1 015 &% 3$0x 1 015 &%
3$0 e4 6$0 e4
Por medio de la gráfca se 4e que el primer desprendimiento de electrones del material5 cuando ganan energ$a y de(a de ser 6 eJ5 es para # =¿ -516x 1 015 '5 y que en # =3 56x 1 015 '5 K max =6 - 0 e Fsando
K max ="# − ϕ
0 =" ( 1,125 x 10 z ) −ϕ 15
1,5= " ( 1,5 x 1 0 z ) −ϕ 15
Solucionando3 −15 "= 5,23 x 10 e / z Sabiendo que te+ricamente "= 4,13 x 10 −15 e / .z Se ene un error de3 ! =
4,13−5,2 4,13
∗100 = 0,25
!"ser#aciones ('spacio exclusivo para el estudiante que reali%a la revisi
'studiante que H&>B H-'* @'-BC>/& *-B=>4- 'studiante que revisa el reali%a el ejercicio ejercicio "ntes de iniciar esta ac4idad5 es ,undamental que idenfque claramente que es la longitud de onda de corte y la ,recuencia de corte para el e,ecto ,otoel#ctrico. i) Seleccione un material y a parr de las ,unciones de traba(o que se dan a connuaci+n estable'ca la longitud de onda de corte te+rica en nm *mostrar el paso a paso del cálculo en el i n,orme) y explique qu# enende por longitud de onda de corte. ()
Para el material seleccionado y uli'ando el simulador del e,ecto ,otoel#ctrico encuentre la longitud de onda de corte experimental 5 recuerde que esta corresponde (usto al l$mite donde empie'a el desprendimiento de electrones. *Para este punto ulice una intensidad
mayor al 16= y anexe la imagen en el in,orme). n caso de %aber di,erencia entre el 4alor te+rico y el 4alor experimental encuentre el error rela4o porcentual.
,unciones de tra"ajo - ϕ ¿ en e
+aterial
' a ( n ) u P*
5,93
) a
2,87
2,36
ongitud de onda de corte teórica $nm&.
F2F$2
ongitud de onda de corte experimental $nm&. F26
Error relati#o porcentual.
!J
4,3 4,7
λc = 195,27 nm
λc = 196 nm
0,37
) 0nteract>e con el simulador y teniendo claro la longitud de onda de corte experimental para el material seleccionado5 conteste la siguiente pregunta *"nexe imágenes que sustenten sus respuestas)3 ¿e qu# depende el desprendimiento de electrones? ¿C+mo a,ecta la intensidad en el desprendimiento de electrones? l)
Para el material seleccionado5 idenfque en el simulador la gráfca @A2B" LCAD@ EA@ " EACF@C0" LFGB@0C"H y a parr de ella encuentre la constante de Planck y la funcin de tra!a"o experimental5 con su respec#vo error porcentual . Para lo anterior es necesario idenfcar m$nimo tres puntos de la gráfca5 para ello complete la tabla siguiente3 Dato ,recuencia Energ0a ' ( ) 4 Ésta acvidad es la PRÁCTICA - del curso, por lo cual diríase al entorno de aprendi!ae pr"cco, descar#ue la $uía de %a&oratorio 'irtual lala atentamente, para *ue +a#a las respecvas simulaciones %a pr"cca es solo usando los simuladores est" incluida en ste tra&ao cola&oravo
Datos del ejercicio
Desarrollo del ejercicio e imagen de la simulación
Explicaci ón y/o
justiicac ión y/o regla utilizada en el proceso realizado :
=->* ateria l ,t seleccio nado '*,/'*-* 195,2 7
196
0$3?J
0$2J
$!3x
F$23 x
15
10
6$3F e4
a. Selecciono el sodio *@a) funci*n de tra"ajo / =2,36 e λc =
".
"c /
y calculo Nc.
= 1240 e .nm =525,42 nm 2,36 e
c.si la ,recuencia incidente es mayor que la ,recuencia de corte y si la longitud de onda indicente sea menor que la longitud de onda de corte. 0ntensidad de lu' menor al 16=
15
10
6$3# e4
0ntensidad de lu' al 16=
0ntensidad de lu' mayor al 16=
!"ser#aciones ('spacio exclusivo para el estudiante que reali%a la revisi
E
E
Estudiante que O&on se"astian garcia tulande Estudiante que reali(a el ejercicio: revisa el ejercicio: 4nos rayos con longitud de onda inicial de D nm sufren dispersi*n Compton. a) ¿Cuál es la máima longitud de onda que se encuentra en los rayos dispersados? Eprese el resultado en nm. ") ¿# qu$ ángulo de dispersi*n se o"serva esa longitud de onda? c) ¿Cuál es la energ%a del fot*n dispersado? Eprese la respuesta en e;.
Dat!s e, e
+#,-S D 8=871 2ES34ES,#S #. 0.0208 nm 5. 167 0 C. 59615.3 e
Desarr!,,! e, e
%= cos
−1
%= cos
−1
(
1
1−
(− 1
λ max − λ 0 λc
)
0.0208 nm−0.016 nm 0.00243 nm
%= cos ( 1−1.975 ) %= cos −1 (−0.975 )= 167 0
)
E@%,)*a*)n B! <+st)8)*a*)n B! re$,a +t),)5aa en e, %r!*es! rea,)5a!:
c) nerg$a del ,ot+n dispersado 1240 e ∗ nm "c != = =59615.3 e λ 1 max 0.0208 nm
O(sera*)!nes Espacio eclusivo para el estudiante que reali(a la revisi*n del ejercicio) :
E
Datos del ejercicio
=->* D 0"0#!nm '*,/'*-* 1 -" λ = 0,0858 n %= 180 0 @"
Desarrollo del ejercicio
a longitud de onda despues del c;oque se calcula con la 5ormula " ( 1−cos ( % ) ) 1 λ = λ0 + me c 'l valor de λ 1 será máximo cuando cos ( % )=−1 de esta 5orma ( 1−cos ( % ) )= ( 1−(−1 ) )=2 "
Explicación y/o justiicación y/o regla utilizada en el proceso realizado:
C"
1
! =14452,21 e
a) a longitud máxima en los raos x dispersados está dada por 1
λ = λ0 + 2
" me c
=onde
" = 0,0243 me c eempla%ando λ = λ0 + 2 ( 0,00243 nm) =0,081 nm+ 0,00486 nm 1
1
λ = 0,0858 nm b) *e alcan%a la longitud máxima en %= 180 0
cos ( % )=−1 $ es decir cuando
c) a energ:a asociada a esta longitud de onda es ! 1 = "c / λ1 /sando "c =1240 e . nm ! 1 =
1
! =
1240 e .nm
λ 1
1240 e . n m 0,0858 nm
1
! =14452,21 e
!"ser#aciones ('spacio exclusivo para el estudiante que reali%a la revisi
E
Datos del ejercicio
=->* D 0"03Dnm '*,/'*-* 2.24)3nm -" 0 @" 180 C" 28.27 e
Desarrollo del ejercicio
a5 ,ormula prinsipal 3λ =
" (1−cos+ ) me c
} rSub {size8{max} } } =λ rSub { size8{c}} \ 1 ! cos \ 180 rSu" { size 8{0} } \# \#$λ rSub { size8{0}} {} } }{
¿ ¿¿
λ
¿
λ max=0.00243 nm ( 1− cos ( 180 ))+ 0.039=0.04386 nm a longitud de onda máxima que se encuentra en los raos x dispersados es 2.24)3nm "5.
(
λ1 %max− λ 0 %= cos−1 1− λ c −1
%= cos
−1
(− 1
)
0.04386 nm−0.039 nm 0.00243 nm
%= cos =180
)
0
6. Energ0a del otón dispersado
!=
"c 1240 e ∗ nm = =28.27 e λ 1 max 0.04386 nm
Explicación y/o justiicación y/o regla utilizada en el proceso realizado:
