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FÍSICA MODERNATarea 2UNIDAD 2: Ondas de luz que se comportan como partículas y partículas que se comportan como ondas (Parte I)UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 07-10- CIUDADc= 3 ∗ 108 J= 3 ∗ 108 m s 1 eV=1,602∗ 10 − 19 J λ=209,0nmE...

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FÍSICA MODERNA

Tarea 2 UNIDAD 2: Ondas de luz que se comportan como partículas y partículas que se comportan como ondas (Parte I)

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 07-10-2019 CIUDAD

Nombre del estudiante No 3:

Escriba aquí el nombre del estudiante No 3

Ejercicio individual 1: Ejercicio individual 1. Temática (2.1) “Luz absorbida como fotones: El efecto fotoeléctrico” (Estudiante No 3) El potencial de frenado para los electrones expulsados de una superficie de un material dado es de 2.42 volts cuando incide sobre la placa una luz ultravioleta de 1849 Å . ¿Cuál será el potencial de frenado si incide sobre la misma placa una luz de longitud de onda de d 1 nm? Valores asignados al ejercicio Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicio. individual 1 (Estudiante 3) Dato No

Valor 209,0

Unidad

Temática: Tenemos un experimento de potencial de frenado para los electrones, que nos dan un material conductor de 2,42 Volts y dos longitudes de onda inicial y final para hallar la potencia de frenado.

Definición: Conceptos: El potencial de frenado como Con la lectura sobre lo propusieron con base del el tema Luz experimento de Maxwell del absorbida por modelo ondulatorio de la luz, fotones sacamos las con esta teoría observaron el fórmulas que efecto fotoeléctrico que necesitamos y los sucede por la interacción del valores de las cátodo y ánodo donde los constantes. electrones se repelan según la frecuencia de la luz. Solución del ejercicio individual 1. Temática (2.1) “Luz absorbida como fotones: El efecto fotoeléctrico” ( Estudiante No 3) Valores del enunciado:

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿

eV 0 =2,42 V λ0 =1849 Å=1.849∗10−7 m −15 h=4,136∗10 eV . s

nm

m s −19 1 eV =1,602∗10 J λ=209,0 nm c=3∗108 J =3∗108

Energia del foton: E=hf =

hc λ

hc efecto fotoelectrico: eV 0=hf −ϕ =

−ϕ

λ

Reemplazamos valores para hallar la energía mínima:

eV 0 =

hc −ϕ λ (4.136 ¿ 10

−15

eV . s)(3∗10

8

m ) s

−ϕ −7 1.849∗10 m m (4.136 10−15 eV . s)( 3∗10 8 ) s =ϕ −2.42V 1.849∗10−7 m −15 8 (4.136∗10 eV )(3∗10 ) −2.42 V ϕ= −7 1.849∗10 −7 12,408∗10 eV −2.42 V =6.71eV −2.42 V =ϕ −7 1.849∗10 =4.29 ϕ eV ≃6.872∗10−19 J 2.42V =

Ahora reemplazamos valores para hallar la potencia de frenado con la landa que nos da el enunciado:

eV 1=

hc −ϕ λ (4.136 ¿ 10−15 eV . s)(3∗108

eV 1=

−9

209.0∗10 m 12.408 ¿ 10−7 eV −4.29 eV eV 1= 209.0∗10−9 eV 1=5.6 eV −4.29 eV

m ) s

−4.29 eV

−19

eV 1=1.31 eV ≃ 2.09∗10

Pregunta A. B.

J

Respuesta

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 1. Temática (2.1) “Luz absorbida como fotones: El efecto fotoeléctrico” (Estudiante No 3) ϕ=4.29 eV ≃ 4. El potencial de frenado disminuye al aumento de frecuencia como lo indica la guía, los electrones salen con un alto voltaje y en el camino se atenúa por la onda transmitida.

eV 1=1.31 eV ≃

C. D. E.

Ejercicio individual 2: Ejercicio individual 2. Temática (2.2) “Luz emitida como fotones: Producción de rayos x” (Estudiante No 3) Unos protones son acelerados a partir del reposo por una diferencia de potencial de 3,2 kV y colisionan con un blanco metálico. Si un protón produce un fotón en el impacto, ¿cuál es la longitud de onda mínima de los rayos x resultantes? ejercicio Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicio. Unidad las temáticas: Definiciones: Conceptos: El enunciado nos da unos Los electrones son Para el desarrollo de este kV valores que nos indica como liberados del cátodo ejercicio tenemos la los protones son acelerados cuando lo recalienta a ecuación de Radiación de con una potencia que temperaturas muy altas frenado, con la cual colisionan con un elemento para liberarlos y dirigirse podemos hallar valores metálico y este impacto al ánodo con una del comportamiento del

Valores asignados al individual 2 (Estudiante 3) Dato No

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿

Valor 3,2

produce unos rayos X, debemos calcular la Longitud de Onda para que este efecto suceda. Solución del ejercicio individual 2: Temática (2.2) “Luz emitida como 3) Valores del enunciado:

velocidad rápida y es electrón y generar los aquí cuando el ánodo los rayos X. frena bruscamente generando los rayos X fotones: Producción de rayos x” (Estudiante No

V =3,2 K V −15 −34 h=4,136∗10 eV . s=6.63∗10 m c=3∗108 J =3∗108 s −19 1 eV =1,602∗10 J Radiacionde frenado :e V AC=hf =

hc λ min

Despejamos la Onda mínima y Reemplazamos valores con h

hc λmin = e V AC (4,136 x 10−15 eV . s)∗(3 x 108 λmin =

(1,602∗10−19)( 3,2 x 103 V ) −7 12,408 x 10 em λmin = −19 5,1264∗10 λmin =2.42 nm

m ) s

tomamos valores para voltios:

Pregunta A. B.

Respuest a

2.42 nm

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 2: Temática (2.2) “Luz emitida como fotones: Producción de rayos x” (Estudiante No 3) Al hallar el valor solicitado obtenemos una longitud de onda mínima de 2,42 nm para que los electrones disminuyan su velocidad y se repelan ocasionando el efecto de los rayos X.

C. D. E.

Ejercicio individual 3: Ejercicio individual 3: Temática (2.3) “Luz dispersada en forma de fotones: Dispersión Compton y producción de pares” (Estudiante No 3) Unos rayos x con longitud de onda inicial de d 1 nm experimentan dispersión de Compton. ¿Cuál es la mayor longitud de onda que se encuentra en los rayos x dispersados? ¿En qué ángulo de dispersión se observa esta longitud de onda? Valores asignados al individual 3 (Estudiante 3) Dato No

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿

0,01

Valor

ejercicio Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicio. Conceptos: Definiciones: Unidad Temática: desarrollar el El enunciado tenemos una La dispersión de fotones Para nm longitud de onda inicial y se debe a la colisión con anuncio nos apoyamos el capítulo Luz debemos asignarle los los electrones los cuales en en diferentes dispersada en forma de ángulos para hallar en que salen ángulo tiene más dispersión direcciones en un ángulo fotones: Dispersión de

d 5=¿

Compton y producción de pares del libro Física moderna. Vol. 2 el cual nos da la fórmula para desarrollar el ejercicio y despejar las variables que necesitamos. Solución del ejercicio individual 3: Temática (2.3) “Luz dispersada en forma de fotones: Dispersión Compton y producción de pares” (Estudiante No 3) Del enunciado sacamos los datos y tenemos en cuenta las constantes que ya tienen valor, que obtenemos del tema de Luz dispersada en forma de fotones: Dispersión de Compton y producción de pares:

λ0 =0,01 nm≃ 1.0∗10 h=6.626∗10−34 J .s −31 m=9.109∗10 kg 8m c=2.998∗10 s

de electrones y que longitud de onda tiene.

−11

determinado el cual tiene una longitud de onda.

m

Reemplazamos valores para hallar la longitud de onda:

h (1−cos) ϕ mc h Δ λ= (1−cos) ϕ mc −34 6.626∗10 J . s h −12 =2.426∗10 m = mc 8m −31 ( 9.109∗10 kg) 2.998∗10 s Δ λ=2.426∗10−12 (1−cos) ϕ λ' − λ=

(

)

En el enunciado no está el Angulo para hallar en cual se dispersa más, realizaremos la ecuación asignándole dos ángulos de 30 y 60 Grados.

Conun Angulo de 0 Grados −12 Δ λ=2.426∗10 m(1−cos 0) −12 Δ λ=2.426∗10 m(0) Δ λ=0 Ya tenemos el delta de la longitud de onda reemplazamos valores para hallar el máximo de la onda:

Δ λ =λ ' − λ ' λ = Δ λ+λ

−11

'

λ =0+1.0∗10 m ' −11 λ =1.0∗10 m

Conun Angulo de90 Grados −12 Δ λ=2.426∗10 m(1−cos 90) −12 Δ λ=2.426∗10 m(1) −12 Δ λ=2.426∗10 m Ya tenemos el delta de la longitud de onda reemplazamos valores para hallar el máximo de la onda: '

Δ λ =λ − λ ' λ = Δ λ+λ ' −12 −11 λ =2.426∗10 m+ 1.0∗10 m ' −23 λ =3.426∗10 m

Conun Angulo de 180 Grados −12 Δ λ=2.426∗10 m(1−cos 180) −12 Δ λ=2.426∗10 m(2) −12 Δ λ=4.852∗10 m Ya tenemos el delta de la longitud de onda reemplazamos valores para hallar el máximo de la onda: '

Δ λ =λ − λ λ' = Δ λ + λ ' −12 −11 λ =4.852∗10 m + 1.0∗10 m ' −23 λ =5.852∗10 m

Pregunta A. B.

Respuesta

'

−24

λ =4 .22∗10 m λ' =2 .213∗10−23 m

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 3: Temática (2.3) “Luz dispersada en forma de fotones: Dispersión Compton y producción de pares” (Estudiante No 3) Al resolver el enunciado nos demuestra que la dispersión es relativa con el ángulo si este aumenta la longitud de onda también es más grande.

C. D. E.

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