FISICA MODERNA
April 9, 2017 | Author: JuanGabrielNoreñaBallesteros | Category: N/A
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SISITA APORTE 2...
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FΓSICA MODERNA Fase 2 JUAN GABRIEL NOREΓA BALLESTEROS CΓ³d.: 1060647434
CΓ³digo de curso: 299003_52 11/10/2015
Colombia (UNAD)universidad nacional abierta y a distancia
DESARROLLO
ACTIVIDAD No. 1 La temperatura de un objeto es de π grados centΓgrados. a) Suponiendo que el objeto es un cuerpo negro ΒΏCuΓ‘l es la longitud de onda pico de la radiaciΓ³n que emite? De la respuesta en ππ. b) Si se supone un Γ‘rea de superficie total de ππ΄ metros cuadrados, ΒΏCuΓ‘l es la potencia total emitida por el objeto? De la respuesta en π. c) Compruebe el resultado del Γtem a) haciendo uso del simulador 2 que estΓ‘ en el entorno de aprendizaje prΓ‘ctico. (Anexe la imagen de la simulaciΓ³n obtenida en el informe).
π» = ππππΒ°πͺ πΏπ¨ = ππππ
SoluciΓ³n: a) Aplicamos la ley de desplazamiento de Wien ππππ₯ β π = 2,898 β 10β3 ππΎ ππππ₯ =
2,898 β 10β3 ππΎ 3148.15
ππππ₯ = 920.54 ππ
b) Aplicamos la ley de Stefan Boltzmann, la cual dice que: π = ππ΄ππ 4 π= π₯
π΄ = 36 π2 π=1 π 4 = 3148.15Β° en grados k π = 5,67 β 10β8 π/π2 πΎ 4 π = [5,67 β 10β8
π ] β 36 π2 β 1 β 3148.15πΎ 4 π2 πΎ 4
π = 0.00642600378 π
c) Uso del simulador 2
El resultado es equivalente a el desarrollo de las formulas; con la gran ventaja que en este ademΓ‘s se observa las curvas de desplazamiento.
ACTIVIDAD No. 2 Considere un objeto a temperatura de π grados centΓgrados. Para el pico de la distribuciΓ³n espectral calcule: a) La longitud de onda mΓ‘xima (es decir, el pico espectral) en ππ. b) La frecuencia de un fotΓ³n para la anterior longitud de onda en π»π§. c) La energΓa de un fotΓ³n para la anterior longitud de onda en ππ.
π» = ππΒ°πͺ
SoluciΓ³n: a) pico espectral en ππ. Convertimos los grados C a K Β°πΎ = Β°πΆ + 273.15 Β°πΎ = 60Β°πΆ + 273.15 π = 333.15Β°π
ley de desplazamiento de Wein quedando asΓ: ππππ₯ β π = 2,898 β 10β3 ππΎ
ππππ₯ =
2,898β 10β3 ππΎ 333.15
= 8698.7843nm
b) aplicamos la siguiente formula π=
π π
π = πππππ’πππππ πππ πππ‘ππ π = π£ππππππππ ππ ππ ππ’π§ π = ππππππ‘π’π ππ ππππ πππ πππππππππ πππ‘πππππ (8,20ππ)
π=
3 β 108 π/π = 36.58π»π§ 8698.7843ππ
Por tanto la frecuencia del fotΓ³n es equivalente a:
34.48 πΎπ»π§ 3448.757776417π»π§
c) La energΓa de un fotΓ³n para la anterior longitud de onda en ππ. πΈ = βπ =
1240πΈπ£ β ππ 8698.7843ππ
πΈ = 0.1425ππ
ACTIVIDAD No. 3 Haciendo uso del simulador 3, obtenga para cada valor de temperatura π:
a-5463 b-4473 c-5119 d-5115 c-4922
SoluciΓ³n:
a) La energΓa total emitida que aparece en el simulador, es decir πΈπ en unidades [ππ β π2]. (Anexe una imagen en el informe de una sola simulaciΓ³n para cualquiera de los 5 datos) π»ππππππππππ Β°π π¬π» (π΄πΎ/ππ )
ππππ 37.2
4473 22.8
5119 39
5115 38.7
4922 33.3
b)
La longitud de onda mΓ‘xima ππππ₯ ππ π’πππππππ [ππ]. (Anexe una imagen en el informe de una sola simulaciΓ³n para cualquiera de los 5 datos).
π»ππππππππππ Β°π π π¦ππ±(ππ)
ππππ 573
4473 647
5119 566
5115 567
4922 589
c) Con los datos obtenidos grafique la cuarta potencia de la temperatura vs la energΓa total emitida, (puede utilizar Excel para hacer la grΓ‘fica):
d) Con los datos obtenidos grafique el inverso de la temperatura vs la longitud de onda, (puede utilizar Excel para hacer la grΓ‘fica).
e) Obtenga ya sea mediante Excel o de manera manual la pendiente de las dos grΓ‘ficas
f)
A partir de las pendientes encontradas, ΒΏquΓ© representa cada pendiente?
La pendiente de una recta es la representaciΓ³n del Γ‘ngulo de la recta, en relaciΓ³n a dos magnitudes y es la razΓ³n de cambio de la variable dependiente con respecto a la variable independiente
ACTIVIDAD No. 4 Antes 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 fotoelΓ©ctrico. a) Selecciona un material y a partir de las funciones de trabajo que se dan a continuaciΓ³n establezca la longitud de onda de corte teΓ³rica en nm (mostrar el paso a paso del cΓ‘lculo en el informe). b) Para el material seleccionado y utilizando el simulador del efecto fotoelΓ©ctrico encuentre la longitud de onda de corte experimental, recuerde que esta corresponde al lΓmite donde no hay desprendimiento de electrones. (Para este punto utilice una intensidad de 100% y anexe la imagen en el informe).
Material: Pt = 5.93Ev
SoluciΓ³n: a) Longitud de onda de corte es= Ξ»π =
βπ 1240 ππ. ππ = = 209.10 ππ β
5.93 ππ
Material
Funciones de trabajo β
Longitud onda de corte [nm]
Pt
5.93 eV
209.10
π = πβΞ» π=
2.9979 π₯108 2.091β10β7
=
b) Para el material seleccionado y utilizando el simulador del efecto fotoelΓ©ctrico encuentre la longitud de onda de corte experimental, recuerde que esta corresponde al lΓmite donde no hay desprendimiento de electrones. (Para este punto utilice una intensidad de 100% y anexe la imagen en el informe).
Longitud de onda de corte es= Ξ»π =
βπ 1240 ππ. ππ = = 209.10 ππ β
5.93 ππ
c) InteractΓΊe con el simulador y teniendo claro la longitud de onda de corte experimental para la el material seleccionado, conteste las siguientes preguntas (Anexe imΓ‘genes que sustenten sus respuestas):
1. Si la longitud de onda introducida en el simulador es MENOR que la longitud de onda de corte experimental conteste: ΒΏexiste o no desprendimiento de electrones?
R/: al disminuir la longitud de onda de corte experimental se presenta desprendimiento de electrones.
Si se varΓa la intensidad para Γ©ste mismo caso ΒΏquΓ© efectos observa? R/: disminuye la intensidad de la corriente y de manera proporcional la velocidad con la que los electrones aparecen
2. Si la longitud de onda introducida en el simulador es MAYOR que la longitud de onda de corte experimental conteste: ΒΏexiste o no desprendimiento de electrones?
R/: No hay desprendimiento de electrones
Si se varΓa la intensidad para Γ©ste mismo caso ΒΏquΓ© efectos observa? R/: la intensidad lumΓnica varia.
3. Teniendo en cuenta las anteriores respuestas, ΒΏde quΓ© dependen el desprendimiento de electrones?
De la frecuencia de corte, pues si esta es menor que la energΓa del fotΓ³n, ningΓΊn electrΓ³n serΓ‘ expulsado y si la longitud de onda de corte es menor a la teΓ³rica habrΓ‘ desprendimiento de electrones.
ΒΏCΓ³mo afecta la intensidad en el desprendimiento de electrones? Afecta la corriente y el tiempo de salida de los electrones. Afecta aumentando o disminuyendo la velocidad de expulsiΓ³n de manera proporcional a la intensidad. Es decir a mayor intensidad, mΓ‘s rΓ‘pido se desprenden los electrones
ACTIVIDAD No. 5 Rayos x que tienen una de E experimentan dispersiΓ³n de copton desde un objetivo. Los rayos dispersados se detectan a un Γ‘ngulo respecto a los ayos independientes, determine: a) La energΓa cinΓ©tica Eβ de los rayos X dispersados: b) La energΓa cinΓ©tica Ke del electrΓ³n rechazado:
E=323 Ρ²= 37
SoluciΓ³n:
a) la energΓa cinΓ©tica Eβ de los rayos X dispersados: β βπ (1 β cos π ) + πβ² = => ππ πΈ (6.626 Γ 10β34 π½ β π ) β² => π = (1 (9.11 Γ 10β31 ππ)(3 Γ 108 π/π ) (6.626 Γ 10β34 π½ β π )(3 Γ 108 π/π ) β cos 60Β°) + π½ (3.72 Γ 105 ππ)(1.602 Γ 10β19 ππ ) 3.313 Γ 10β34 π½ β π 1.9878 Γ 10β25 π½ β π => π = π + 5.9594 Γ 10β14 π½ => 2.733 Γ 10β22 ππ β π => πβ² = 1.21222 Γ 10β56 π + 3.33 Γ 10β40 π => 1 ππ => πβ² = 3.33 Γ 10β40 π Γ β9 => πβ² = 3.33 Γ 10β31 ππ 10 π β²
π (6.626 Γ 10β34 π½ β π ) (3 Γ 108 ) βπ π => β² πΈ = β² => πΈ = β31 π 3.33 Γ 10 π β25 2 Γ 10 π½ β π => πΈβ² = => πΈβ² = 6.0060 Γ 10β57 π½ 3.33 Γ 10β31 π β²
b) La energΓa cinΓ©tica Ke del electrΓ³n rechazado: πΎπ = ππ β πβ²π + ππ 2 => πΎπ = π (π β πβ² + ππ ) => β β 1 1 => πΎπ = π ( β β² + ππ) => πΎπ = π [β ( β β² ) + ππ] => π π π π 1 1 ) => πΎπ = (3 Γ 108 π/π ) [(6.626 Γ 10β34 π½ β π ) ( β 3.33 Γ 10β40 π 3.33 Γ 10β31 π + (9.11 Γ 10β31 ππ)(3 Γ 108 π/π )] => => πΎπ = (3 Γ 108 π/π )[(6.626 Γ 10β34 π½ β π )(3.00 Γ 10β41 /π β 3.00 Γ 10β32 /π) + 2.733 Γ 10β22 ππ β π/π ] => πΎπ = (3 Γ 108 π/π )[(6.626 Γ 10β34 π½ β π )(β2.9 Γ 10β32 ) + 2.733 Γ 10β22 ππ β π/π => => πΎπ = (3 Γ 108 π/π )[β1.9215 Γ 10β65 ππ β π/π + 2.733 Γ 10β22 ππ β π/π ] => => πΎπ = (3 Γ 108 π/π )(2.733 Γ 10β22 ππ β π/π ) => πΎπ = 8.19 Γ 10β14 π½
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