Fisica

Solo disponible en BuenasTareas
  • Páginas : 13 (3192 palabras )
  • Descarga(s) : 0
  • Publicado : 23 de febrero de 2011
Leer documento completo
Vista previa del texto
TALLER LABORATORIO DE FÍSICA MODERNA III.
NUÑEZ P. NATHALIA.
Departamento de Física, Universidad del Valle
Enero 11 de 2009

1. A- Descríbase el efecto Zeeman “normal” y analícese su interpretación teórica desde el punto de vista de la mecánica cuántica. Aclárese la respuesta haciendo referencia a una transición entre niveles de números cuánticos orbitales l=2 y l=1, respectivamente.(Magnetón de Bohr = he/4πmoe).
R// Se denomina efecto Zeeman al desdoblamiento de los niveles de energía atómicos o bien de las líneas espectrales en presencia de un campo magnético externo.
Tenemos el Hamiltoniano, donde H0 es el Hamiltoniano sin interacciones de campo magnético externo y WZ es el Hamiltoniano generado por el efecto Zeeman . H=H0+WZ

WZ=-Bo∙(MZ+MS+MI)(1)
Donde tenemos:
Momento orbital del electrón: MZ=q2meL
Momento magnético del electrón: MS=qmeS
Momento magnético del núcleo: MI=-qgp2mpI
Así se tiene:
WZ=ω0LZ+2SZ+ωnIZ (2)

Donde ω0=-q2meBo y ωn=q2mpgpB0
Ahora bien, el efecto Zeeman normal aparece sólo en transiciones entre estados atómicos con spin total S=0 ydespreciando interacciones del núcleo con el campo magnético externo tenemos:
WZ=-q2meB0LZ (3)
Donde el momento angular en dirección del campo magnético puede tomar los valores
LZ=MJℏ con MJ=J,J-1,J-2,….,-J (4)

Es por esto que el término con el momento angular L se desdobla en 2J + 1 componentes de Zeeman, que se diferencian entre sí en el valor de MJ. Ladiferencia energética entre las componentes contiguas MJ y MJ+1 es:
∆E=μB∆MJB0 (5)
Donde μB=-qℏ2me es el magnetón de Bohr y tiene un valor de μB=9,274009×10-24J/T

Figura 1. Desdoblamiento de niveles y transiciones en el efecto Zeeman normal para el cadmio.

B- En el efecto Zeeman normal longitudinal, una densidad de flujo de 12000 gauss desdobla una rayaespectral de longitud de onda 6000 A en dos componentes separadas 0,40 A. Calcúlese a partir de los datos el valor de e/mo para el electrón.
R// Usando la ecuación (5) en la configuración longitudinal se tiene ∆E=μB2B0 , ahora como el desdoblamiento de la longitud de onda es bastante pequeño comparado con la longitud de onda inicial, es posible formular la variación de la frecuencia con lavariación de la longitud de onda ∆ν=cλ2∆λ lo que genera una variación de la energía como ∆E=hcλ2∆λ comparando los dos cambios de energía se obtiene
2he4πm0B0=hcλ2∆λ (6)
Se despeja em0 y usando los datos dados en el enunciado se llega em0=2πcλ2B0∆λ=1,745×1011C/Kg.

2. A- Descríbase brevemente la radiactividad natural, prestando especial atención a laspropiedades de los rayos α, β y γ.
R// La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son inestables, es decir que se mantienen en un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, con lo que para alcanzar su estado fundamental deben perder energía; lo cual lo hacen en emisiones electromagnéticas ó emisiones de partículas con una determinada energía.
Los rayos α sonpartículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones, son desviados por campos eléctricos y magnéticos.
Los rayos β son electrones (beta negativos) ó positrones (beta positivos) resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del núcleo cuando ese encuentra en un estado excitado.
Los rayos γ son ondas electromagnéticas de longitud de onda cortaque se originan de transiciones dentro del propio núcleo.
B- Una fuente puntual, de intensidad 1 Ci, está emitiendo rayos ; hállese el flujo energético a una distancia de 10 cm de la fuente, sabiendo que los rayos tienen energía de 1,1 MeV. Se quiere reducir a una décima parte el valor del flujo, utilizando una pantalla esférica de plomo. Calcúlese el espesor que ha de tener esta si el número...
tracking img