Download examen de fisica electronica..
Document related concepts
Transcript
EXAMEN DE FISICA ELECTRONICA.. 1) 20t9t11.- Al iluminar un metal con radiación electromagnética de I = 185 nm se necesita un potencial de 4,73 V para detenerlos, y si se ilumina con l" = 253,6 nm el potencial es de 2,92V. a- Determinar la longitud de onda umbral. b- Hallar la velocidad de los electrones en cada caso. 2) Un ion de masa en reposo de 2,0x10-26 kg y q = 1,6x10-1e, partiendo del reposo, es acelerado por un campo eléctrico uniforme de 80 N/c durante 5,0 s. Hacer consideraciones relativistas. Sugerencia: recordar que: F.At = Ap. a- Determinar la energía cinética final del ion. b- Calcular la longitud de onda asociada del ion. 3) Un fotón de rayos gamma de 510 keV se dispersa siguiendo el efecto Compton de un electrón libre de un bloque de aluminio. Supóngase un ángulo de dispersión de 70o. a- ¿Cuál es la longitud de onda delfotón dispersado? b- ¿Cuál es Ia energía delfotón dispersado? c- ¿Cuál es la cantidad de movimiento del electrón dispersado? 4) Un cuerpo negro esférico de radio Rr = 20 cm se encuentra a la temperatura T1 = 1500 K debido a un mecanismo interno de generación de energíá. a- ¿Cuál es la potencia total de radiación emitida por este objeto? b- ¿Cuál es la longitud de onda máximo de la radiancia espectral? El cuerpo mencionado se encuentra rodeado de una pantalla en forma de casquete esférico de radio R2 = 2,0 m que se comporta también como un cuerpo negro. Se observa que el sistema está en estado estacionario (las temperaturas de ambos objetos no varían con eltiempo). c- ¿A qué temperatura T2 se encuentra la pantalla? ''O*, DATOS ÚT¡TES: h =6,63x10-3aJ.s c=3x108m/s o = 5,67x10-'Wlm'.Ko Cte de Wien m(electrón) = 9,1x10-31 kg = 2,9x10-3 m.K X. = 2,4lx1}-12 m KeV a- E=h,c/l. g = 70o 3) E¡= 510 L=h.dE=2,44x10a2m b- fr = tro + X". (1 - cos e) = 2,44x1A-12 + Z,4lx10'r, .(1 -cos 70) E = 4,2x10'14 J = 3oz,z KeV c- P= hll, po = 2,7x1O'22 kg.m/s 2,7x10'2 = 1 ,64x10'22 . cos 70 + pe. cos i . É f' i 1,G4x10'22. sen 70 = p". sen o p".sena P6. cos o =1,54x10'22 = 2,14x1O'22 Dividimosmiembroa miembro: tg i t : cr, a=0,72 o,= 35,70 P. = 2,A4x1o'22 kg.m/s I 4) R1 =20cm Tr = i500 K E= a- l=o.e.f=5,67x104x1x(1500)4=2,g7x105W/m2 P= l.S s = 4.n.Rz = 4.n.(0,20)2 ,* 0,50 m2 P = 2,8Tx1As x 0,50 = 1,44x105W b- lr-.T = 2,9x10€ m.K , C- Rz = 2,0 m l!r", = 2,gx1O€/1S00 = Sz = 4.r.Rz2 = 50,3 m2 I= p/§ = 1,44x10s150,3 2,g6xl03 W/ma = I= o.e.Ta r= 473,g K l,gx10{ X,r = 4,04x10-rz m RESOLUGIÓN EXAMEN 2Ol9/1 1.1) La energía del fotón sirve para extraer el electrón del metal y comunicarle energía cinética. Esta enetgia cinética es igual al trabajo necesario para detenerlo con una diferencia de fotencial eléctrico: h.F:W+E" @ h.c/l:W+q.V w = 6'625.l0-ro .3.10t / l g5.l0-e - @ W:h.c/l-q.V l6.lo-re.4,732 = 3,17 .lo-re J : l,9g ev La longitud de onda umbral es la de aquella radiación que sólo perrritiría extraer el electrón, sin comunicarle energía cinética: h. c/l*-:y¿ @ lmumr:h. c/TV = 6'625.r0'3a.3.108/ 3,r7.ro'ts:6,3.10-7=630nm La velocidad del electrón será: %.m.i: q.V para 185 para253'6 nm @ v: @ v: (Z.q.y (2.1'6.10-,e.4,732 r:rorr @ v: /m)t/z / gtl.l1-3\t/2: 1,29.106 m/s (2.1'6.10're.2,glg ¡ gt1.1g-tr¡uz: l,0l.l0órn/s Los dos pares de datos son necesarios si se desconoce el valor de la constante de planck, para plantear un sistema de dos ecuaciones y dos incógnitas; h, W 2) a- F = q E = 1' 6. 10-re. g0 : 1'zg. 10-t? N F.t = rn.v -ffio.ro -) F.t = m.v = +." - (r)' "lt Vc _=v/c f--=./i -(1)' Vc ffi o'c 1',29. 10-r? 5 =;¡¡-5¡p = 10'67 (r)' c U1 =-4 J, m^ -,:,t E,:(m - mo ).c? : b- i" = h/P 2.10-¡6 =_L r/1- o'ee6' (2'743.10-25 - 2.10-¿6).(3.10t), l=AP=Pr-P¡=F.At P l, = 1,04x10-17 m = =.¡'1r,t2 1¡-25 G,4x10-17 kg.m/s = 1'?5.l0+J