FISICA MODERNA

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FISICA III Química 
AÑO 2010 
Práctica 9: Física Moderna 
 
1. La radiancia espectral RT(ν) del cuerpo negro a T=1000K tiene un máximo para λ=2,898µm. Si la energía 
total que irradia por unidad de tiempo a esa temperatura es E 
a) ¿A qué temperatura T′ irradiará el doble de energía por unidad de tiempo? y ¿Cuál es la longitud de 
onda máxima de su emisión a esa temperatura? 
b) Se llama cuerpo gris a aquel cuerpo real que no satisface exactamente la ley de Stefan aunque la 
relación entre radianza y temperatura sigue siendo, en buena aproximación, de potencia cuarta, RT = ε σ T 4, donde el parámetro ε se llama emisividad y coincide con el poder absorbente (de radiación) de 
los cuerpos reales. ¿Cuánto vale ε si el cuerpo gris absorbe la cantidad E de energía por unidad de 
tiempo pero a la temperatura T′ ? 
2. Suponga que la superficie de las estrellas se comporta como un cuerpo negro: 
a) Usar la ley de Wien para calcular la temperatura del Sol y la de la estrella Polar (α Ursa Minoris) 
cuyas longitudes de onda máximas de la radiación son 5100A y 2700A, respectivamente. 
b) Usar la ley de Stefan para determinar la potencia irradiada por m
2
 de superficie estelar (radiancia RT). 
c) La estrella Antares se ve rojiza mientras que la estrella Sirio azulada, ¿Cuál esta a más temperatura? 
3. Usando la ley de Wien, determine el pico de longitud de onda radiado por el cuerpo humano, tomando su 
temperatura como 37ºC. ¿A qué zona del espectro electromagnético corresponde? 
4. Un péndulo constituido por una esfera de masa 10 g, suspendida de una cuerda de 10 cm (y masa 
despreciable) oscila de manera que el ángulo máximo de su movimiento es de 0.1 rad. Por efecto de la 
fricción la energía del péndulo decrece ¿este decrecimiento será observado como continuo o discreto? 
5. Una estación de radio opera a una frecuencia de 103.7 MHz con una potencia de salida de 200 kW 
¿Cuál es el número de cuantos que emite por segundo?. 
6. En un experimento de efecto fotoeléctrico en el que el emisor 
de electrones es el calcio, se obtienen los potenciales de 
frenado dados en la tabla, junto a las correspondientes 
longitudes de onda de los fotones. A partir de estas mediciones determine el valor de la constante de 
Planck y la función trabajo del calcio (la carga del electrón es e = 1,6 × 10
−19
 C). 
λ (A) 2536 3132 3650 4047 
V0 (V) 1,95 0,98 0,50 0,14 
7. (a) La energía de los electrones arrancados de un metal por fotones de longitud de onda de 3000A va de 
0 a 4,10 × 10
−19
J ¿cuál es el potencial de frenado para esta radiación? 
b) ¿Cuál es la máxima longitud de onda (longitud de onda umbral) con la cual pueden ser arrancados 
electrones de este material? 
8. (a) Se ilumina una muestra de potasio con luz ultravioleta de 2500A. Si la función trabajo para este 
material es w0 = 2,22 eV. ¿Cuál es la máxima energía cinética que pueden tener los electrones emitidos? 
(b) Si la intensidad de la luz ultravioleta es de 2W/m
2
 calcular el número de electrones emitidos por 
unidad de tiempo por unidad de área, suponiendo que cada fotón que llega libera un electrón. 
9. Se utilizan dos fuentes luminosas en un experimento fotoeléctrico para determinar la función trabajo de 
una superficie de metal determinada. Cuando se utiliza luz verde de una lámpara de mercurio (λ = 
546,1nm), un potencial de frenado de 0,376V reduce la corriente de fotoelectrones a cero. 
a) Basándose en esta medida, ¿cuál es la función trabajo de este metal? 
b) ¿Qué potencial de frenado es necesario cuando se usa luz amarilla de una lámpara de descarga de 
helio λ= 587,5nm)? 
10. La velocidad de una bala (m=50g) y la de un electrón (m=9,1 10
-28
g) son iguales a 300m/s, con una 
incertidumbre de 0,01%. ¿Con que exactitud se puede determinar la posición de cada uno, si la posición 
y la velocidad se miden simultáneamente?. 
 
Respuestas 
1) a) T´=1189,2 K, λmax=2,437 µm y b) ε=0,5 
2) a) Tsol=5682K, Tα=10733K; b) RTsol= 5,91 107 W/m2, RTα= 7,52 108 W/m2, c) Sirio 
3) infrarrojo 
4) continuo 
5) n=2,93 10
30
 cuantos/s 
6) h=6,6(3) 10
-35
 J s, w0=4,70(3) 10
-19
 J 
7) a) V0=2,56V, b) λmax=7895 A 
8) a) Kmax = 4,4 10
-19
J; b) n=2,5 10
18
 electrones/s.m
2
 
9) a) w0=3,04 10
-19
V; b) V0=0,215V 
10) ∆xe≥1,93 10-3 m y ∆xb≥3 10-32 m