Relación de Ejercicios resueltos de Física Cuántica

 

Teoría / Cuestiones Clave:

Radiación del cuerpo negro e Hipótesis de Planck.
Efecto Fotoeléctrico y explicación de Einstein.
Dualidad Onda-Partícula: De Broglie
Principio de Indeterminación o Incertidumbre de Heisenberg.

 

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1–

Un haz de luz de longitud de onda 546 · 10 – 9 m incide en una célula fotoeléctrica de cátodo de cesio, cuyo trabajo de extracción es de 2 eV:

a) Explique las transformaciones energéticas en el proceso de fotoemisión y calcule la energía cinética máxima de los electrones emitidos.

b) ¿Qué ocurriría si la longitud de onda de la radiación incidente en la célula fotoeléctrica fuera doble de la anterior?

h = 6,6 · 10 – 34 J s ; e = 1,6 · 10 – 19 C ; c = 3 · 10 8 m s – 1

2–

Al incidir luz de longitud de onda  λ = 620 · 10 – 9 m sobre una fotocélula se emiten electrones con una energía cinética máxima de 0,14 eV.

a) Calcule el trabajo de extracción y la frecuencia umbral de la fotocélula.

b) ¿Qué diferencia cabría esperar en los resultados del apartado a) si la longitud de onda incidente fuera doble?

h = 6,6 · 10 – 34 J s ; e = 1,6 · 10 – 19 C ; c = 3 · 10 8 m s – 1

3–

a) ¿Qué significado tiene la expresión «longitud de onda asociada a una partícula»?

b) Si la energía cinética de una partícula aumenta, ¿aumenta o disminuye su longitud de onda asociada?

4–

Al iluminar la superficie de un cierto metal con un haz de luz ultravioleta de frecuencia f = 2 · 10 15 Hz, la energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos es de 2,5 eV.

a) Determine el trabajo de extracción del metal .

b) Explique qué ocurriría si la frecuencia de la luz incidente fuera: i) 2f; ii) f/2.

h = 6,6 · 10 – 34 J s ; e = 1,6 · 10 – 19 C

5–

a) De entre las siguientes opciones, elija la que crea correcta y explique por qué :

La energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos por un metal depende de: i) la intensidad de la luz incidente; ii) la frecuencia de la luz incidente; iii) la velocidad de la luz.

b) Razone si es cierta o falsa la siguiente afirmación: “En un experimento sobre el efecto fotoeléctrico los fotones con frecuencia menor que la frecuencia umbral no pueden arrancar electrones del metal”.

7–

Al incidir luz de longitud de onda 620 nm en la superficie de una fotocélula, la energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos es 0,14 eV.

a) Determine la función trabajo del metal y el potencial de frenado que anula la fotoemisión.

b) Explique, con ayuda de una gráfica, cómo varía la energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos al variar la frecuencia de la luz incidente.

c = 3 · 10 8 m s – 1 ; h = 6,6 · 10 – 34 J s ; e = 1,6 · 10 – 19 C

8–

a) Explique la conservación de la energía en el proceso de emisión de electrones por una superficie metálica al ser iluminada con luz adecuada.

b) Razone qué cambios cabría esperar en la emisión fotoeléctrica de una superficie metálica: i) al aumentar la intensidad de la luz incidente; ii) al aumentar el tiempo de iluminación; iii) al disminuir la frecuencia de la luz.

 

9–