Problemas de cuantica

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CUERPO NEGRO

1. ¿Cuál es la longitud de onda correspondiente al máximo de radiancia espectral del cuerpo negro a 300o K? Determinar la densidad de energía monocromática a esta longitud de onda.

2. Calcular el valor de la radiancia de la luz emitida por la luz del sol cuando la longitud de onda es 602.5 nm.

3. Un cuerpo negro esta a una temperatura de 1000o K ¿Cuál es laradiación de energía por unidad de volumen en la región visible de 4000 Å a 4100 Å (suponer que E(v) es constante en este intervalo de longitudes de onda)? ¿Cuál es la radiación de energía por unidad de volumen en la misma banda de longitudes de onda a radiofrecuencia 1×106 Hz.?

4. Suponga que el cuerpo humano puede modelarse como un cuerpo negro. Calcule la radiancia y la frecuencia de máximaintensidad de radiación a la temperatura normal (36°C). ¿En que porcentaje cambian estos valores cuando una persona está enferma y su temperatura cambia a 40°C)

5. Considere que el sol se comporta como un cuerpo, y que se mide su espectro de radiación obteniéndose el valor máximo de intensidad para una longitud de onda λmax igual a 5100Å.

6. ¿Cuál es la temperatura de la superficie solar?Grafique el espectro de radiación solar utilizando el modelo de Rayleigh-Jeans y el modelo de Planck. Sabiendo que la radiación visible tiene un ancho de banda de 3500Å, centrado en 5700Å, calcular que fracción de la potencia total radiada corresponde a la parte visible del espectro.

7. Sabiendo que el diámetro solar mide 1.4x109m, y que la radiación solar tarda aproximadamente 8 minutos enllegar a la Tierra, calcular la radiación solar promedio que incide sobre la Tierra.

8. ¿A qué longitud de onda emite el cuerpo humano su radiación térmica máxima?. ¿ Qué hipótesis está suponiendo para dar una respuesta?

9. ¿Por qué el sol se ve amarillo, si como emite en muchas longitudes de onda?. ¿De qué color se verá un cuerpo negro que se encuentra a una temperatura de 9000K?10. ¿Es compatible el modelo de Rayleigh-Jeans con la Ley de Stefan-Bolzmann?

11. ¿Cuál debería ser el orden de magnitud de la constante de Planck para que los efectos cuánticos sean apreciables cotidianamente? ¿Qué significa "que sean apreciables"?

TEORIA CUANTICA

12. Determine: A) La longitud de onda, B) La energía y C) El momento lineal de los fotones y D) El número promedio defotones emitidos por unidad de tiempo de la estación que usted acostumbre escuchar. (Si no conoce la potencia de transmisión, considere que ésta es de 5x103 W)

13. ¿Cuánto vale la energía de un fotón de luz roja? (λ = 650 nm)?. (b) ¿Cuánto vale su momento?. (c) ¿Cuánto vale la longitud de onda de un fotón de 2.4 eV? (d) La intensidad mínima de luz que puede percibir el ojo humano es 10 W/m2,¿Cuántos fotones por segundo entran en el ojo a esa intensidad?

14. Una estación de radio emite a una frecuencia de 1 MHz con una potencia total de 5000 W. (a) ¿Cuál es la longitud de onda de esta radiación? (b) ¿Cuál es la energía (en eV) de los fotones que componen la radiación? ¿Cuántos fotones se emiten por segundo? ¿Y por ciclo de oscilación? (c) Un cierto receptor de radio debe recibir 2 (Wde potencia de radiación incidente sobre su antena para proporcionar una recepción audible. ¿Cuántos fotones de 1 MHz necesita recibir por segundo? ¿Y por ciclo de oscilación?

15. El potencial de frenado para fotoelectrones emitidos desde una superficie iluminada con luz de longitud de onda 4910 ºA es 0.71 V. Cuando se cambia la longitud de onda incidente se encuentra que el potencial defrenado es 1.43 V. ¿Cuál es la nueva longitud de onda? ¿Cuánto vale la función trabajo del metal?

EFECTO FOTOELECTRICO

16. Se coloca una placa de potasio (K) muy grande a 1 metro de distancia de una fuente luminosa cuya intensidad es 1 W/m2. Suponga que la energía luminosa viaja en forma de onda plana y se esparce uniformemente sobre la placa desde el punto de vista clásico; supóngase,...
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