Practica 3 - Longitud de onda PDF

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Practica 3

Longitud de onda Introducción De la física clásica a la teoría cuántica, es el tema que explica Chang, Goldsby (2017) al hablar de teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos, y plantean lo siguiente: “pasó mucho tiempo para que se descubriera (y aún más para que se aceptara) que las propiedades de los átomos y las moléculas no son gobernadas por las mismas leyes físicas que rigen los objetos más grandes”, los mismos autores se refieren al inicio de una nueva física, surge por la necesidad de interpretar fenómenos que la física clásica no explica como es el caso del efecto fotoeléctrico, los espectros de emisión y absorción atómica y molecular, lo plantean en el siguiente párrafo: “La nueva era de la física comenzó en 1900 con el joven físico alemán Max Planck. Al examinar los datos de la radiación que emiten los sólidos calentados a diferentes temperaturas, Planck descubrió que los átomos y las moléculas emiten energía solo en cantidades discretas o cuantos. Los físicos siempre habían supuesto que la energía era un proceso continuo y que en el proceso de radiación se podía liberar cualquier cantidad de energía. La teoría cuántica de Planck revolucionó la física. Sin duda, la serie de investigaciones que siguió a este descubrimiento modificó para siempre el concepto de la naturaleza”, se requiere por lo tanto comprender bien la teoría cuántica y uno de sus elementos es la naturaleza de las ondas porque a través de ellas se trasmite la energía, se identifican por su longitud de onda (lambda, ), la frecuencia (un, ) y su amplitud, la velocidad que es diferente en cada medio (sonido, aire, agua, vacío). Las ondas viajan en el espacio con un componente de campo eléctrico y un componente de campo magnético de acuerdo a la teoría desarrollada por James Clerk Maxwell en 1873, por esa razón se les conoce como onda electromagnética. Competencia Mide la longitud de onda de un haz de luz, haciendo un experimento donde la luz se difracta en una rejilla, midiendo las distancias que produce la difracción y conociendo la distancia entre una línea y otra de la rejilla, para comprender que las ondas de luz tienen una longitud, una frecuencia, una velocidad y desde luego que son producidas por un fotón que tiene energía.

Desarrollo experimental 1.- Disponer de una fuente de luz láser perpendicular al centro de una pantalla. 2.- Colocar una rejilla de difracción a cierta distancia de la pantalla. 3.- Medir la distancia de la rejilla a la pantalla (A). 4.- Medir la distancia que produce la desviación de la luz en la pantalla (X). 5.- Determinar la distancia L por el teorema de Pitágoras: L2 = X2 + A2 Cálculos a). - Calcular la longitud de onda, , usando la siguiente ecuación:   d

X , donde d es la L

distancia entre las rayas de la rejilla de difracción, igual a 1.08X 10-4 cm. b). - Calcular la frecuencia de la oscilación del rayo láser,, con la fórmula: ν = c/λ donde c es la velocidad de la luz, 2.9979 X 1010 cm/s. c). - Calcular la energía del fotón de la luz láser con la ecuación de Planck: E = h. donde h es la constante de Planck y vale 6.62 X 10-27 ergios.s Llenar la tabla de resultados: Láser Rojo Anaranjado Amarillo Cuestionario

λ

ν

Energía del fotón

1.- La longitud de onda de la luz verde de un semáforo es de alrededor de 522 nm ¿Cuál es la frecuencia de ésta radiación? 2.- ¿Cuál es la longitud de onda (en metros) de una onda electromagnética que tiene una frecuencia de 3.64 X 107 Hz? 3.- Calcular la energía en joules de un fotón que tiene una longitud de onda de 50000 nm y se encuentra en la región del infrarrojo. 4.- Calcular la energía de un fotón que tiene una longitud de onda de 0.05 nm y se encuentra en la región de rayos X. 5.- La energía de un fotón es de 5.87 X10-20 J. ¿Cuál es su longitud de onda en nanómetros? 6.- La frecuencia de un fotón es de 1020 Hz. ¿Cuál es la energía de su fotón? ¿A que región del espectro electromagnético corresponde?

7.- La longitud de onda de un fotón es 0.1 nm. ¿Cuánto vale su frecuencia? ¿Qué radiación es? 8.- La frecuencia de un fotón de UV vale 1016 s-1. ¿Cuál es su longitud de onda en nanómetros? ¿Cuánto vale su energía en Joules? 9.- Un fotón de microondas (= 107 nm). ¿Cuánto vale su frecuencia? ¿Cuánto vales su energía en ergios? 10.- Un fotón de ondas de radio ( = 1000000 Hz). ¿Cuánto vale su energía en electrón voltios (1 eV = 1.602X10-19J)?...