Preguntas Muestra para Examen de Ingreso Posgrado 2014

Transcripción

1 Área: Solar Fotovoltaica Preguntas Muestra para Examen de Ingreso Posgrado 2014 Temas: Átomos, Radiación y Materia Objetivo del Examen: Analizar la habilidad aritmética y de razonamiento de los aspirantes a ingresar al posgrado en Ingeniería- Energía de la UNAM, en el Área Solar Fotovoltaica. El tema principal es la interacción de la radiación con la materia, que es un aspecto fundamental en la conversión fotovoltaica de la energía solar. Tipo de examen: La opción múltiple en este ensayo es para guiar al alumno(a) hacia una respuesta. El examen de ingreso no será aplicado en la modalidad de opción múltiple: se deberá contestar cada pregunta con una respuesta elaborada, como se pide en las preguntas de este ensayo. Nivel de conocimientos: El nivel de conocimientos esperado de los aspirantes corresponde al nivel del segundo año de una licenciatura afín al área del posgrado en energía. 1. La velocidad en el espacio libre de la radiación electromagnética a la que pertenece la luz visible es 3x10 8 m/s y su longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) están relacionadas por λ ν = 3x10 8 m/s. Así que el valor de ν del límite violeta con λ 380 nm es aproximadamente: (a) 8x10 14 s - 1 (b) 8x10 12 s - 1 (c) 8x10 9 s - 1 (d) 8x10 6 s La velocidad en espacio libre de la radiación electromagnética al que pertenece luz visible es 3x10 8 m/s y su longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) están relacionadas por λ ν = 3x10 8 m/s. Así que valor de ν del límite rojo con λ 780 nm es aproximadamente: a) 4x10 16 s - 1 (b) 4x10 14 s - 1 (c) 4x10 12 s - 1 (d) 4x10 10 s - 1

2 3. La velocidad en espacio libre de la radiación electromagnética al que pertenece luz visible es 3x10 8 m/s y su longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) están relacionadas por λ ν = 3x10 8 m/s. Así que la radiación que percibe como verde azul con λ de 0.5 μm corresponde a una frecuencia aproximada de: (a) 6x10 10 MHz (b) 6x10 8 MHz (c) 6x10 6 MHz (d) 600 MHz 4. La velocidad en espacio libre de la radiación electromagnética es 3x10 8 m/s y su longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) están relacionadas por λ ν = 3x10 8 m/s. Así que el valor de ν correspondiente a la longitud de onda de la radiación nm amarilla emitida por una lámpara de sodio es aproximadamente de: (a) 5x10 9 GHz (b) 5x10 7 GHz (c) 5x10 5 GHz (d) 5x10 3 GHz 5. La velocidad en espacio libre de la radiación electromagnética es 3x10 8 m/s y su longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) están relacionadas por λ ν = 3x10 8 m/s. Así que valor de ν de la radiación con longitud de onda λ = nm emitida por lámpara de mercurio es aproximadamente de: (a) 5.5x10 3 khz (b) 5.5x10 7 khz (c) 5.5x10 11 khz (d) 5.5x10 13 khz 6. La energía (E) en ev (1 ev = 1.6x10-19 J) de la radiación electromagnética y su longitud de onda (λ) en nm están relacionadas a través de E (ev) = 1240/λ(nm); y la frecuencia ν y λ están relacionadas a través de ν λ = velocidad de luz (3x10 8 m/s). Así, la energía correspondiente al límite violeta de la radiación visible con longitud de onda 380 nm es menor que: (a) 2.0 ev (b) 2.5 ev (c) 3.0 ev (d) 3.5 ev

3 7. La energía (E) en ev (1 ev = 1.6x10-19 J) de la radiación electromagnética y su longitud de onda (λ) en nm están relacionadas a través de E (ev) = 1240/λ(nm); y la frecuencia ν y λ están relacionadas a través de ν λ = velocidad de luz (3x10 8 m/s). Así, la energía correspondiente al límite rojo de la región visible con longitud de onda 780 nm es > que: (a) 1.5 ev (b) 2.0 ev (c) 2.5 ev (d) 3.0 ev 8. Un semiconductor con brecha de energía E g (en ev) absorbe radiación electromagnética con longitud de onda λ < λ g (nm) = 1240/E g. Así, el silicio (Si) con E g de 1.12 ev absorbe la radiación con longitud de onda: (a) 2500 nm (b) 1250 nm (c) 1.5 μm (d) 1 μm 9. Un semiconductor con brecha de energía E g (en ev) absorbe radiación electromagnética con longitud de onda λ < λ g (nm) = 1240/E g. Así, el ZnS con E g de 3.7 ev absorbe la radiación con longitud de onda: (a) 2400 nm (b) 1800 nm (c) 600 nm (d) 300 nm 10. Un semiconductor con brecha de energía E g (en ev) absorbe radiación electromagnética con longitud de onda λ < λ g (nm) = 1240/E g y la frecuencia ν de la radiación está relacionada con λ a través de: ν λ = 3 x 10 8 m/s. Así, el silicio (Si) con E g de 1.12 ev absorbe la radiación con frecuencia: (a) 10 3 khz (b) 10 6 khz (c) 10 6 MHz (d) 10 9 MHz 11. Un semiconductor con brecha de energía E g (en ev) absorbe radiación electromagnética con longitud de onda λ < λ g (nm) = 1240/E g y la frecuencia ν de la radiación está relacionada con λ a través de: ν λ = 3 x 10 8 m/s. Así, el ZnS con E g de 3.7 ev absorbe la radiación con frecuencia: (a) 10 3 khz (b) 10 6 khz (c) 10 6 MHz (d) 10 9 MHz

4 12. Un semiconductor con brecha de energía E g (en ev) emite radiación electromagnética con longitud de onda λ g (μm) = 1.24/E g y la frecuencia ν de la radiación está relacionada con λ a través de: ν λ = 3 x 10 8 m/s. Así, el GaAs con E g de 1.42 ev emite la radiación de longitud de onda: (a) 8.73 μm (b) 8730 nm (c) μm (d) 87.3 nm 13. Un semiconductor con brecha de energía E g (en ev) absorbe radiación electromagnética con longitud de onda λ < λ g (μm) = 1.24/E g y la frecuencia ν de la radiación está relacionada con λ a través de: ν λ = 3 x 10 8 m/s. Así, el InSb con E g de 0.17 ev detecta radiación de longitud de onda: (a) 12 μm (b) 10 μm (c) 8 μm (d) 6 μm 14. La energía E n (ev) del electrón en el orbital n (= 1, 2, 3, ) del átomo- H es: = /n 2. La radiación emitida por la transición n = 3 a n =2 es: (a) 1.89 ev (b) 2.26 ev (c) 68 ev (d) 6.8 ev 15. La energía E n (ev) del electrón en el orbital n (= 1, 2, 3, ) del átomo- H es: = /n 2 y la energía en ev está relacionada con la radiación electromagnética emitida por λ(μm) = 1.24/E. Así la transición n = 3 a n =2 emite radiación con longitud de onda aprox. de: (a) 850 nm (b) 750 nm (c) 650 nm (d) 550 nm 16. La energía E n (ev) del electrón en el orbital n (= 1, 2, 3, ) del átomo- H es: = /n 2 y la energía en ev está relacionada con la radiación electromagnética emitida por λ(μm) = 1.24/E. Así la transición n = 2 a n =1 emite radiación en la región de: (a) ultravioleta (b) azul (c) visible d) infrarroja

5 17. La energía E n (ev) del electrón en el orbital n (= 1, 2, 3, ) del átomo de hidrogeno es: E n = /n 2 y la energía en ev está relacionada con la radiación electromagnética emitida por λ(μm) = 1.24/E. Así la transición n = 4 a n =3 emite radiación en la región de: (a) ultravioleta (b) violeta (c) visible d) infrarroja 18. La velocidad de la radiación electromagnética al que pertenece luz visible es 3x10 8 m/s en espacio libre y su longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) están relacionados por λ ν = 3x10 8 m/s. El contenido energético (E en ev) de la radiación está relacionada con λ: E = 1240/λ (nm). El valor de λ aumenta de 380 nm de violeta hacia azul, verde, amarilla, y hasta roja con λ de 780 nm. Así: (a) la energía de luz violeta es < energía de luz roja (b) frecuencia de radiación violeta < frecuencia de radiación roja (c) frecuencia de la radiación violeta = frecuencia de la radiación roja (d) frecuencia de la radiación violeta es > frecuencia de la radiación verde 19. La velocidad de la radiación electromagnética al que pertenece luz visible es 3x10 8 m/s en espacio libre y su longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) están relacionados por λ ν = 3x10 8 m/s. El contenido energético (E en ev) de la radiación está relacionada con λ: E = 1240/λ (nm). El valor de λ aumenta de 380 nm de violeta hacia azul, verde, amarilla, y hasta roja con λ de 780 nm. Así: (a) energía de luz azul < velocidad de la luz amarilla (b) frecuencia de la luz roja < frecuencia de la luz verde (c) energía de la luz verde > energía de la luz roja (d) frecuencia de la radiación azul > frecuencia de la luz violeta 20. La velocidad de la radiación electromagnética al que pertenece luz visible es 3x10 8 m/s en espacio libre y su longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) están relacionados por λ ν = 3x10 8 m/s. El contenido energético (E en ev) de la radiación está relacionada con λ: E = 1240/λ (nm). El valor de λ aumenta de 380 nm de violeta hacia azul, verde, amarilla, y hasta roja con λ de 780 nm. Así: (a) la energía de la luz amarilla es > energía de la luz roja (b) frecuencia de radiación violeta < frecuencia de radiación roja (c) la energía de la luz amarilla es < la energía de la luz roja (d) frecuencia de la radiación verde < frecuencia de la radiación amarilla

6 21. Un semiconductor absorbe radiación con longitud de onda menor que λ(μm) = 1.24/E g (ev). Así que un semiconductor que absorbe la radiación a partir de luz azul absorbe: (a) luz roja (b) en infrarroja (c) violeta (d) luz verde 22. La razón de velocidad de luz en espacio libre (c) = 3.0 x 10 8 m/s a velocidad de luz en un material (c m ) es el índice de refracción n= c/c m. Y c = ν λ y c m = ν λ m donde ν es frecuencia de la radiación y λ y λ m son las longitudes de ondas. Así, en una placa de vidrio con índice de refracción n = 1.54 y en agua con n = 1.33 promedio en luz visible: (a) λ m en vidrio > λ m en agua (b) λ m en vidrio = λ m en agua (c) c m en vidrio = c m en agua (d) c m en agua > c m en vidrio 23. La razón de velocidad de luz en espacio libre (c) = 3.0 x 10 8 m/s a velocidad de luz en un material (c m ) es el índice de refracción n= c/c m. Y c = ν λ y c m = ν λ m donde ν es frecuencia de la radiación y λ y λ m son las longitudes de ondas teniendo λ de extremo de luz violeta 380 nm y de luz roja 780 nm. Así, en vidrio con índice de refracción n = 1.52 para luz roja y 1.62 para luz ultravioleta, (a) c m de la luz violeta > c m de la luz roja (b) λ m de la luz violeta > λ m de la luz roja (c) ν de la luz violeta > ν de la luz roja (d) ν de la luz violeta < ν de la luz roja 24. La fracción (R) de intensidad de la radiación reflejada de un interface aire- material está dada por R = (1- n) 2 /(1+n) 2 donde n es el índice de refracción del material respecto al aire. Así, para vidrio con n = 1.5 y ZnS con n = 2.4: (a) R de vidrio es > R de ZnS (b) R de vidrio es 0.2 y de ZnS es 0.4 (c) R de vidrio es 4% y de ZnS es 17% (d) R de vidrio es 2% y de ZnS es 40% 25. La razón de la intensidad de la radiación electromagnética (al que pertenece luz visible) transmitida (I t ) a través de un material con espesor d y la intensidad incidente (I o ) es: I t /I o = e - αd. Así para un semiconductor con el coeficiente de absorción óptica α de 10 4 cm - 1, a un espesor de material de 1000 nm, la intensidad transmitida es:..%

7 26. La razón de la intensidad de la radiación electromagnética (al que pertenece luz visible) transmitida (I t ) a través de un material con espesor d y la intensidad incidente (I o ) es: I t /I o = e - αd. Así para un semiconductor con el coeficiente de absorción óptica α de 5x10 4 cm - 1, la intensidad transmitida es de 5% para el espesor:. nm 27. Cobre cristaliza en estructura cubica con lado de cubo a = 3.61x10-10 m y este cubo contiene 4 átomos de Cu cada una con masa de 63.5x1.66x10-27 kg. Así, la densidad de masa del metal cobre es:.. kg/m El silicio cristaliza en estructura cubica y tiene 8 átomos de Si en el cubo de lado 5.43 x m. Dado que la masa de átomo de Si es 28.1x1.66x10-27 kg, la densidad de masa del silicio es: kg/m Plata cristaliza en estructura cubica con 4 átomos cada uno con masa de 108x1.66x10-27 kg en el volumen del cubo a 3. La densidad de masa del metal plata es 10,500 kg/m 3. El lado a es:.. cm 30. Cobre cristaliza en estructura cubica con lado de cubo a = 3.61x10-10 m y este cubo contiene 4 átomos de Cu cada una con masa de 63.5x1.66x10-27 kg. Así, el número de átomos de cobre la por metro cubico del metal cobre es: /m 3