FÍSICA MODERNA - FASE 2

 

FÍSICA MODERNA

 

FASE 2

ACTIVIDAD No. 1

La temperatura de un objeto es de T grados centígrados.

a) Suponiendo que el objeto es un cuerpo negro ¿Cuál es la longitud de onda pico de la radiación que emite? De la respuesta en nm.

b) Si se supone un área de superficie total de XA metros cuadrados, ¿Cuál es la potencia total emitida por el objeto? De la respuesta en W.

c) Compruebe el resultado del ítem a) haciendo uso del simulador 2 que está en el entorno de aprendizaje práctico. (Anexe la imagen de la simulación obtenida en el informe). Ésta actividad de simulación (ítem c) es la PRÁCTICA 1 del curso, por lo cual diríjase al entorno de aprendizaje práctico, descargue la hoja de ruta y léala atentamente, para que haga la respectiva simulación.

ACTIVIDAD No. 2

Se ha detectado radiación procedente del espacio, que es característica de un radiador ideal (cuerpo negro) a una temperatura 𝐓 grados centígrados (ésta radiación es una reliquia del Big-Bang del principio del Universo).

a) Para dicha temperatura, ¿cuál es la longitud de radiación máxima? (De la respuesta en nm).

b) ¿Cuál es la frecuencia de un fotón para la anterior longitud de onda? (De la respuesta en Hz).

c) ¿Cuál es la energía de un fotón para la anterior longitud de onda? (De la respuesta en EV).

Usted puede comprobar el cálculo de la longitud de onda máxima haciendo uso del simulador 1. No es necesario que coloque las imágenes de las simulaciones en el informe.

ACTIVIDAD No. 3

Haciendo uso del simulador 3, obtenga para cada valor de temperatura 𝐓:

a) La energía total emitida que aparece en el simulador, es decir 𝐸𝑇, exprese dicho valor en unidades de [𝑊⁄𝑚2]. (Anexe una imagen en el informe de una sola simulación para cualquiera de los 5 datos).

b) La longitud de onda máxima 𝜆𝑚𝑎𝑥, exprese dicho valor en metros. (Anexe una imagen en el informe de una sola simulación para cualquiera de los 5 datos).

c) Con los datos obtenidos grafique la cuarta potencia de la temperatura vs la energía total emitida, (utilice Excel para hacer la gráfica):

d) Con los datos obtenidos grafique el inverso de la temperatura vs la longitud de onda, (utilice Excel para hacer la gráfica):

e) Obtenga ya sea mediante Excel o de manera manual la pendiente de las dos gráficas.

f) A partir de las pendientes encontradas, ¿qué representa cada pendiente? Ésta actividad es la PRÁCTICA 2 del curso, por lo cual diríjase al entorno de aprendizaje práctico, descargue la Guía de Laboratorio Virtual y léala atentamente, para que haga las respectivas simulaciones.

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 fotoeléctrico.

a) Seleccione un material y a partir de las funciones de trabajo que se dan a continuación establezca la longitud de onda de corte teórica en nm (mostrar el paso a paso del cálculo en el informe).

Material 𝑪𝒔 𝑲 𝑪𝒂 𝑳𝒊 𝑩𝒂

b) Para el material seleccionado y utilizando el simulador del efecto fotoeléctrico encuentre la longitud de onda de corte experimental, recuerde que esta corresponde justo al límite donde empieza el desprendimiento de electrones. (Para este punto utilice una intensidad 6 y anexe la imagen en el informe). En caso de haber diferencia entre el valor teórico y el valor experimental encuentre el error relativo porcentual. Material Funciones de trabajo (𝝓) en eV Longitud de onda de corte teórica [nm]. Longitud de onda de corte experimental [nm]. Error relativo porcentual.

𝑪𝒔 𝟐. 𝟏𝟒
𝑲 𝟐. 𝟐𝟗
𝑪𝒂 𝟐, 𝟖𝟕
𝑳𝒊 𝟐, 𝟗𝟑
𝑩𝒂 𝟐,7

Por ejemplo, para el material Na que está en el simulador la longitud de onda de corte experimental es 651 nm, ya que es límite donde empieza el desprendimiento de electrones (usted puede comprobarlo), ver imagen: 

c) Interactúe con el simulador y teniendo claro la longitud de onda de corte experimental para la el material seleccionado, conteste la siguiente pregunta (Anexe imágenes que sustenten sus respuestas): ¿De qué depende el desprendimiento de electrones? ¿Cómo afecta la intensidad en el desprendimiento de electrones?

ACTIVIDAD No. 5

Rayos X que tienen una energía de E experimentan dispersión de Compton desde un objetivo. Los rayos dispersados se detectan a un ángulo 𝜽 respecto a los rayos incidentes. Determine:

a) La energía de los rayos X dispersados.

b) La energía cinética del electrón rechazado.