BFIS_U3_A2_MACJ - Martin Contreras

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Universidad Abierta y a Distancia de México 
 
Ingeniería en Biotecnología 
 
Física 
 
Grupo: BI-BFIS-2101-B1-004 
 
Unidad 3: La luz 
 
Actividad 2-Laboratorio sobre la luz 
 
Martin Contreras Jiménez 
ES202117326 
 
Fecha de entrega 
18/03/2021 
 
1. Cae luz violeta con longitud de onda 4 x 10-5 cm en una doble ranura y luego llega 
a una pantalla blanca a 2 m de distancia, formando franjas de interferencia con 5 
mm de separación. Calcular la separación entre las dos ranuras. 
 
Solución: 
Notemos que, para formar las franjas de interferencia, la separación entre las ranuras debe 
ser muy pequeña y puesto que la pantalla está muy lejana comparando con la distancia de 
separación de las ranuras, tenemos el siguiente análisis. 
Donde 1 y 2 tendrán la misma longitud por propiedades de geometría 
 
𝜃 = 𝜃´ 
Del anterior análisis podemos extraer este triángulo rectángulo 
Utilizando la fracción de seno: 
𝑠𝑒𝑛𝜃 =
∆𝑥
𝑑
 
∆𝑥 = 𝑑 𝑠𝑒𝑛𝜃 
 
 
Recordemos que ∆𝑥 es la diferencia en la longitud de la ruta la cual está dada por: ∆𝑥 = 𝑚𝜆 
Sustituyendo y relacionando ambas ecuaciones 
𝑚𝜆 = 𝑑 𝑠𝑒𝑛𝜃 
Ahora, extrayendo otro triangulo rectángulo de la figura anterior tenemos 
 
Puesto que D ≫ 𝑌 es decir la distancia a la pantalla es mucho mayor a la distancia de 
separación de separación de las franjas de interferencia por lo que tenemos: 
𝑡𝑎𝑛𝜃 ≃ 𝑠𝑒𝑛𝜃 ≃ 𝜃 ≃ 
𝑌
𝐷
 
Sustituyendo la ecuación anterior 
 𝑚𝜆 = 
𝑑𝑦
𝐷 
 
Despejando d: 
𝑑 = 
𝐷𝑚𝜆
𝑦 
 
Donde podemos tomar m=1 entonces se tiene: 
𝑑 = 
𝐷𝜆
𝑦 
 
Sustituyendo los valores 
𝐷 = 200𝑚 
𝜆 = 4 × 10−5𝑐𝑚 
𝑦 = 0.5𝑐𝑚 
 𝑡𝑎𝑛𝜃 = 
𝑌
𝐷
 
 
𝑑 =
(200𝑐𝑚)(4 ∗ 10−5𝑐𝑚)
(.5𝑐𝑚)
= 16 × 10−3𝑐𝑚 
 
 
2. La luz blanca reflejada por una pompa de jabón cuando la incidencia es normal tiene 
en el espectro visible un solo máximo de interferencia (para λ=6000 A°) y un solo 
mínimo en el extremo violeta del espectro. Si n=1.33 para la película, calcule su 
espesor. 
Datos 
𝜆 = 6000𝐴° = 6000 × 10−10𝑚 
𝑛 = 1.33 
∆𝑥 > 𝑦 
Solución: 
Recordemos que los colores de interferencia de una película de jabón, se pueden relacionar 
con el grosor de la película, teniendo en cuenta que hay un cambio de fase de 180° 
originaria de la reflexión procedente de la superficie frontal de la película de jabón, pero 
notemos que no se presenta ningún cambio de fase por la reflexión de la superficie 
posterior. Por lo que tenemos: 
 
Donde tomando en cuenta las condiciones anteriores y por propiedades geométricas 
tenemos: 
2 ∙ 𝑛 ∙ 𝑑 ∙ 𝑐𝑜𝑠 𝛽 = 𝑚𝜆 
Puesto que la incidencia es normal y se genera un solo máximo de interferencia, se tiene: 
2 ∙ 𝑛 ∙ 𝑑 = 𝜆 
Despejando d: 
𝑑 =
𝜆
2𝑛
 
Sustituyendo datos 
𝑑 =
𝜆
2𝑛
=
6000 × 10−10𝑚
2(1.33)
= 255.56 × 10−9𝑚 = 255.56𝑛𝑚 
 
3. ¿Cuál de los siguientes materiales es el mejor absorbente de rayos X: a) berilio; b) 
magnesio; c) calcio; d) cobre; e) oro; f) plomo ó g) uranio? Explica por qué. 
Respuesta: El material que mejor absorbe los rayos X es el calcio y es debido a la baja 
densidad que posee. 
Densidad en 
𝒈
𝒄𝒎𝟑⁄
 
Berilio:1.848 
Magenesio:1.738 
Calcio:1.55 
Cobre:8.92 
Oro:19.3 
Plomo:11.34 
Uranio:19.05 
4. ¿Qué es una celda fotoeléctrica y cómo funciona? ¿Para qué se puede usar? 
Respuesta: 
Una célula fotoeléctrica, también llamada celda solar, célula solar, fotocélula o célula 
fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía lumínica 
(fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico, 
generando energía solar fotovoltaica. 
¿Cómo funciona? 
La luz de nuestro Sol está compuesta por partículas elementales llamadas fotones, los 
cuales no tienen masa, pero sí tienen propiedades electromagnéticas, y una de éstas es 
que cuando éstas colisionan con un metal a ciertas frecuencias éstas desprenden uno de 
los electrones del átomo del metal. 
Liberar un electrón sólo es una parte del proceso de cómo funcionan las celdas fotovoltaicas 
ya que se requiere mover los electrones de cierta forma para generar una corriente eléctrica. 
Esto se logra mediante un campo eléctrico el cual es producido por el efecto de dos capas 
semiconductoras “p” y “n”. A estos semiconductores se les llama semiconductores 
extrínsecos, y son aquellos a los que se les hace algo que llamamos “dopaje”, esto significa 
que se le añade impurezas al semiconductor voluntariamente para mejorar su conductividad 
eléctrica. La capa en la cual chocan los fotones “n”, tiene electrones libres de más, debajo 
de esta capa se encuentra la capa “p” en la cual hay exceso de huecos, estos huecos son 
pseudo-partículas que representan un espacio vacío dejado por un electrón y que tienen 
carga positiva. 
Al combinar ambas capas se genera un campo eléctrico el cual no deja a los electrones 
moverse más que de una manera, generando así una corriente eléctrica la cual puede ser 
almacenada fácilmente en una batería. 
¿Para qué se puede usar? 
Anteriormente se utilizaba para recargar calculadoras las cuales traían una celda incluida y 
se exponían al sol para recargar la batería, actualmente se utiliza en edificios sustentables 
para generar energía solar. 
 
REFERENCIAS 
Tomé, C. (2016, 20 septiembre). Rayos X y gamma. Cuaderno de Cultura CientÃfica. 
https://culturacientifica.com/2016/09/20/rayos-x-gamma/ 
#CIENCIAIBERO ¿Qué son y cómo funcionan las celdas fotovoltaicas? (2017, 13 junio). 
IBERO. https://ibero.mx/prensa/que-son-y-como-funcionan-las-celdas-fotovoltaicas 
 
 
https://culturacientifica.com/2016/09/20/rayos-x-gamma/