fisica moderna




Universidad Católica del Norte
Departamento de Física

Guía de Ejercicios Nº 6 FISICA MODERNA Prof. Alberto Jamett J



Fotones, efecto fotoeléctrico y rayos X.

1. Calcular la longitud de onda y la frecuencia de un fotón de 1 MeV.
Rp : 0,0124 Å ; 2,42 · 1020 Hz


2. Una onda electromagnética plana de 300 MHz incide normalmente sobre una superficie de 50 cm2 de área. Si la intensidad de la onda es de 9x10-5 W/m2, calcule el número de fotones por unidad de tiempo que chocan en la superficie.
Rp : 2,26 10 18 fotones / s

3. Una lámpara de vapor de sodio tiene una salida de potencia de 10 W. Empleando 589.3 nm como la longitud promedio de estafuente, calcule el número de fotones emitidos por segundo. Rp : 2,96 · 10 19 fotones / s


4. El umbral de frecuencia para la emisión fotoeléctrica del cobre es de 1.1x1015 Hz. Hallar la energía máxima de los fotoelectrones cuando la luz de frecuencia 1.5x1015 Hz incide sobre la superficie del cobre. Rp : 2,65 · 10 –19 J = 1,66 eV

.
5. Sobre una superficie de aluminio incide luz delongitud de onda 2000 Å. Se requieren 4.2 eV para extraer un electrón del aluminio. ¿Cuál sería la energía cinética del (a) más rápido, (b) más lento de los fotoelectrones emitidos?, (c) ¿Cuál será el potencial de frenado?, (d) ¿Cuál es la longitud de onda de corte para el aluminio?, (e) Si la intensidad de la luz incidente es 2.0 W/m2, ¿cuál es el número promedio de fotones por unidad de tiempopor unidad de área que inciden sobre la superficie?. Rp : (a) 2 eV (b) 0 (c) 2 V (d) 2.955 Å (e) 2·10 8

6. Un estudiante que analiza el efecto fotoeléctrico a partir de dos metales diferentes registra la siguiente información : (a) el potencial de frenado para los fotoelectrones liberados en el metal 1 es 1,48 volt mayor que para el metal 2 (b) la frecuencia de corte para el metal 1es 40 % más pequeña que para el metal 2 . Determine la función trabajo para cada metal . Rp : 2,22 eV ;3,70 eV

7. ¿Cuál es la longitud de onda de los rayos X emitidos al golpear el anticátodo electrones de 100 KeV? ¿Cuál es su frecuencia?. Rp : 0,124 Å ; 2,42 · 10 19 Hz







8. Cuando un material se ilumina con luz de 3 000 Å ,la máxima energía de los electrones emitidos es1,2 eV.(a) Hallar la función trabajo (b) ¿Cuál es la tasa de emisión de electrones por m2 , si la luz tiene una intensidad de 3 w / m2 y su eficiencia es 50 %’. Rp : (a) 2,93 eV (b) 2,27 10 18 electrones / s m 2 .

9. ¿Cuáles son la frecuencia, longitud de onda e impulso de un fotón cuya energía es igual a la energía de masa en reposo de un electrón? . Rp : 1,24 · 10 20 Hz;
0 ,0243 Å ; 2,73 · 10 –22 Kg m / s


10. Una superficie de potasio se ilumina con luz ultravioleta y desprende electrones que tienen una energía cinética máxima de 2.75 eV. La función de trabajo del potasio es de 2.21 eV.
(a) Calcule la longitud de onda del haz incidente
(b) Si la superficie desprende 2.52x1018 electrones por cada cm2 en cada segundo, calcule la intensidad media delhaz ultravioleta.
Rp : (a) 2.502 Å (b) 2 · 10 4 w / m2


11. ¿Cuál es la energía del rayo X más energético emitido cuando un blanco de metal es bombardeado por electrones cuya energía cinética es 40 kev? ¿Cuál es la máxima frecuencia de los rayos X producidos por electrones acelerados a través de una diferencia de potencial de 20000 V?. Rp :40 keV ; 4,83 · 10 18 Hz

Efecto Compton

12. Rayos-x de 0.200 nm. de longitud de onda son dispersados en un bloque de carbono. Si la radiación dispersada se detecta a 60º respecto la haz incidente, encuentre (a) el corrimiento Compton, (b) la energía cinética dada al electrón .
Rp : (a) 0,012 Å (b) 37 eV


13. Hallar la longitud de onda de Compton para un protón, si...