I.E.S. Al-Ándalus. Arahal. Sevilla. Dpto. Física y Química. Selectividad Andalucía. Física. Junio

Transcripción

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2 I.E.S. Al-Ándalus. Araal. Svilla. Dto. Físia y Quíia. Sltividad Andaluía. Físia. unio Al iluinar la surii d un tal on luz d longitud d onda 8 n, la isión d otoltrons sa ara un otnial d rnado d 1,3 V. a) Dtrin la unión trabajo dl tal y la runia ubral d isión otolétria. b) Cuando la surii dl tal s a oxidado, l otnial d rnado ara la isa luz inidnt s d,7 V. Razon óo abian, dbido a la oxidaión dl tal: i) la nrgía inétia áxia d los otoltrons; ii) la runia ubral d isión; iii) la unión trabajo. ( = s -1 ; = 6, s ; = 1, C ) a) Nos nontraos ant un robla d to otolétrio (isión d ltrons or art d un tal al inidir sobr él radiaión ltroagnétia). Est nóno, qu las torías lásias no odían xliar suonindo un arátr ondulatorio ara la luz, u xliado or Einstin n 195 suonindo qu n la intraión ntr radiaión y atria la luz adota arátr d artíula, s dir, la nrgía d la luz inidnt s transit d ora disrta, onntrada n artíulas o uantos d luz, los otons. La nrgía d un otón dnd d su runia y vin dada or la xrsión E, dond s la onstant d Plank ( = 6, s). Al inidir sobr los ltrons xtrnos dl tal, l otón d su nrgía íntgrant al ltrón. Para odr xtrarlo dl tal, sta nrgía db sr surior a la nsaria ara vnr la atraión dl núlo (trabajo d xtraión o unión trabajo) Wxtr, dond s la runia ubral aratrístia dl tal. La nrgía sobrant s invirt n aortar nrgía inétia a los ltrons. El balan nrgétio quda E W E xtr La nrgía inétia d los otoltrons ud alulars a artir dl otnial d rnado V r (dirnia d otnial nsaria ara rnar los ltrons itidos, rduindo a ro su nrgía inétia) E V r E V r 1,6 1 C 1,3 V, ,6 1 s 3 1 s La nrgía dl otón: E 7, Por lo tanto la unión trabajo (trabajo d xtraión) dl tal s alula W E E 7,7 1,81 4,991 (arox. V) xtr Y la runia ubral dl tal W xtr W xtr 4,991 6, s 7, b) Usando l balan nrgétio E Wxtr E i) La nrgía inétia áxia d los otoltrons disinuy, ya qu stá rlaionada dirtant on l otnial d rnado, y st disinuy. E V 1,6 1 C 7, V 1,11 iii) La nrgía d los otons no abia, ya qu la luz inidnt s la isa. Por tanto, si disinuy la E d los ltrons arranados (ya qu disinuy l otnial d rnado) s orqu la unión trabajo dl tal a auntado. Es nsaria una ayor nrgía ara vnr la atraión or art dl núlo. W E E 7,7 1 1,11 6,51 xtr ii) La runia ubral d otoisión aunta. Son nsarios otons ás nrgétios ara arranar los ltrons. A artir dl trabajo d xtraión Wxtr 6,51 14 Wxtr 9, ,6 1 s Exliaión quíia: La oxidaión dl tal (érdida d ltrons) dbido a la luz inidnt origina qu los átoos d la surii dl tal s ionin (s onvirtn n ations, d arga ositiva). Esto xlia l o d qu s nsit ás nrgía ara ontinuar arranando ltrons al tal ya oxidado. r Rsulto or osé Antonio Navarro Doínguz janavarro.isiayquiia@gail.o

3 . a) Exliqu la toría d Einstin dl to otolétrio y l onto d otón. b) Razon or qua la toría ondulatoria d la luz no rit xliar l to otolétrio. a) Einstin alió las iótsis d Plank sobr la uantizaión d la nrgía ara xliar l to otolétrio, s dir, la isión d ltrons or art d un tal al inidir sobr él radiaión ltroagnétia d una dtrinada runia (runia ubral) o surior. Pro llgó aún ás allá n su rutura on las torías lásias. Suuso qu no sólo los intrabios d nrgía stán uantizados, sino qu la roia radiaión stá onstituida or "artíulas", llaadas otons, qu transortan la nrgía d ora disrta, onntrada n uantos d nrgía. Es dir, suuso un oortainto orusular ara la luz, al nos n st nóno. El otón sría, us, la artíula asoiada a la onda ltroagnétia. Su asa n roso s nula y su vloidad n l vaío s = s -1 La nrgía d un otón vin dada or la xrsión d Plank E = υ E Su antidad d oviinto (a artir d la iótsis d D Brogli) = Suonindo qu la luz s oorta oo una artíula, al oar ésta on un ltrón, l transit instantánant toda su nrgía. Evidntnt, sta nrgía qu d al ltrón dndrá d la runia d la radiaión. Así, la nrgía d un otón s la, n rir lugar, n arranar al ltrón dl tal. Esta nrgía nsaria, qu dnd dl tio d tal, s dnoina trabajo d xtraión o unión trabajo (W xtr, o Φ o ). Tabién ud dinirs oo la nrgía ínia qu db tnr l otón ara xtrar un ltrón dl tal. Así, tndros qu W xtr = υ, dond υ s la runia ubral aratrístia dl tal. (Tabién xist la longitud d onda ubral λ = ). υ La nrgía sobrant s la n darl nrgía inétia (vloidad) a los ltrons itidos. D st odo, llgaos a la xrsión: E = W + E υ = υ + xtr 1 v Tabién s usa n la ora = ( υ υ ) E La gráia d la igura s orrsond on sta últia órula. La ndint d las rtas obtnidas (una distinta ara ada tal) s igual a la onstant d Plank. b) La toría lásia (u ondulatoria) d la luz suon qu la luz (las o.., n gnral) onsist n la trasisión d una vibraión d aos létrios y agnétios a través d un dio qu ud sr l vaío. La nrgía transitida or sta onda ltroagnétia s raliza, us, d ora ontinua (las artíulas, or l ontrario, transitn nrgía d ora disrta, transortada or la roia artíula). Suonindo una transisión ontinua d nrgía, al inidir la radiaión sobr l tal, los ltrons suriials dl iso irían absorbindo ontinuant nrgía, indndintnt d la runia d la radiaión. Así, ás tard o ás trano l ltrón adquiriría nrgía suiint ara vnrla atraión dl núlo, roduiéndos sir la isión d ltrons. Sin bargo, lo obsrvado n las xrinias s qu xist una runia ubral, una runia ínia or dbajo d la ual la radiaión no ud rovoar la isión d ltrons, or uo tio qu sté inidindo sobr l tal. Est o sólo ud xliars suonindo qu n la intraión radiaión-atria, la luz s oorta oo artíulas (vr l aartado antrior). Otro asto xrintal qu no ud xliar la toría ondulatoria d la luz s l o d qu al suinistrar ás nrgía auntando la intnsidad d la luz ro sin variar su runia, onsigaos xtrar un ayor núro d ltrons, ro no auntar la nrgía inétia d los qu s xtran. Rsulto or: osé Antonio Navarro Doínguz ( janavarro.isiayquiia@gail.o )

4 IES Al-Ándalus. Dto d Físia y Quíia. Curso 7/ a) Un az d ltrons s alra bajo la aión d un ao létrio asta una vloidad d s -1. Haindo uso d la iótsis d D Brogli alul la longitud d onda asoiada a los ltrons. b) La asa dl rotón s aroxiadant 18 vs la dl ltrón. Calul la rlaión ntr las longituds d onda d D Brogli d rotons y ltrons suonindo qu s uvn on la isa nrgía inétia. = 6, s ; = 9, kg. a) El intíio ranés Louis d Brogli, basándos n los rsultados d Plank, Einstin y otros (Coton), suuso n 194 qu ualquir artíula ud oortars oo una onda n dtrinados xrintos. A ada artíula orrsond una onda asoiada. Es dir, suuso qu toda la atria tin un oortainto dual. Dio oortainto ondulatorio vndrá aratrizado or una, llaada longitud d onda asoiada a la artíula qu stos onsidrando. Esta vin dada or la xrsión la t d Plank y v s la antidad d oviinto d la artíula. Así, dond s v La onda asoiada a una artíula rib l nobr d onda d atria. Para los ltrons dl robla 9 1,1 1 1 v 34 6,63 1 s ,1 1 kg 6 1 s b) La nrgía inétia d una artíula vin dada or nrgía inétia, su vloidad srá dirnt. Así v E E 18,36 E Sustituyndo n la xrsión d D Brogli,36 E v 1 v. Si abas artíulas osn la isa,35, 35 v 18,36v v Exan rsulto or osé Antonio Navarro Doínguz. janavarro.isiayquiia@gail.o

5 IES Al-Ándalus. Dto d Físia y Quíia. Curso 9/ Al iluinar otasio on luz aarilla d sodio d = , s libran ltrons on una nrgía inétia áxia d, y al iluinarlo on luz ultraviolta d una láara d rurio d = , la nrgía inétia áxia d los ltrons itidos s 5, a) Exliqu l nóno dsrito n térinos nrgétios y dtrin l valor d la onstant d Plank. b) Calul l valor dl trabajo d xtraión dl otasio. = s -1 Nos nontraos ant un robla d to otolétrio (isión d ltrons or art d un tal al inidir sobr él radiaión ltroagnétia). Est nóno, qu las torías lásias no odían xliar suonindo un arátr ondulatorio ara la luz, u xliado or Einstin n 195 suonindo qu n la intraión ntr radiaión y atria la luz adota arátr d artíula, s dir, la nrgía d la luz inidnt s transit d ora disrta, onntrada n artíulas o uantos d luz, los otons. La nrgía d un otón dnd d su runia y vin dada or la xrsión, dond s la onstant d Plank. En st robla, dbos alular l valor d dia onstant a artir d dos xrinias d las qu nos dan los datos. Al inidir sobr los ltrons xtrnos dl tal, l otón d su nrgía íntgrant al ltrón. Para odr xtrarlo dl tal, sta nrgía db sr surior a la nsaria ara vnr la atraión dl núlo (trabajo d xtraión Wxtr, dond s la runia ubral aratrístia dl tal). La nrgía sobrant s invirt n aortar nrgía inétia a los ltrons. E El balan nrgétio quda E Wxtr E W En la rira xrinia 1 14 otón: ,931 ltrons: E =, xtr E 5, = W xtr +, En la sgunda xrinia 1 otón: ,181 ltrons: E = 5, , = W xtr + 5, Rsolvindo l sista d dos uaions on dos inógnitas, obtnos la rsoluión d los dos aartados dl robla a) = 6, s b) W xtr =, Exan rsulto or osé Antonio Navarro Doínguz. janavarro.isiayquiia@gail.o

6 Físia º Baillrato. Exan Sltividad Andaluía. unio 15 (Rsulto) -7- (lassisiayquiia.blogsot.o): or osé Antonio Navarro a) Exliqu la iótsis d d Brogli. b) Un rotón y un ltrón tinn nrgías inétias iguals, uál d llos tin ayor longitud d onda d d Brogli? Y si abos s dslazaran a la isa vloidad? Razon las rsustas. a) El intíio ranés Louis d Brogli, basándos n los rsultados d Plank, Einstin y otros (rrnts al arátr dual d la luz), suuso n 194 qu ualquir artíula ud oortars oo una onda n algunas situaions. Es dir, suuso qu toda la atria tin un oortainto dual onda-artíula. Dio oortainto ondulatorio vndrá aratrizado or una, llaada longitud d onda asoiada a la artíula qu stos onsidrando. Esta vin dada or la xrsión, dond s la t d Plank y v s la antidad d oviinto d la artíula. Así v La onda asoiada a una artíula rib l nobr d onda d atria. Iliaions: Es osibl (y s a orobado) obsrvar nónos aratrístios d las ondas, oo intrrnias, diraión, ondas staionarias, n artíulas oo los ltrons. Por jlo, l studio uántio dl ltrón n l átoo s raliza diant la unión d onda d Srödingr. En otros xrintos, sin bargo, s nsario onsidrar sólo l arátr orusular (rayos atódios, to otolétrio). b) La asa dl rotón s uo ayor qu la dl ltrón (unas vs). Si osn la isa nrgía inétia, su vloidad srá dirnt (aos aquí un álulo sin onsidraions rlativistas) E E 1 v v La vloidad dl rotón srá nor qu la dl ltrón. Sustituyndo n la uaión d d Brogli, vos la rlaión ntr las longituds d onda asoiadas v E E E, Vos qu a ayor asa, la longitud d onda asoiada s nor. Tndrá ayor longitud d onda asoiada l ltrón. Si la vloidad ura la isa, aliaos dirtant la uaión d d Brogli v Vos qu a ayor asa, tabién srá nor la longitud d onda d d Brogli. El ltrón tndrá ayor longitud d onda asoiada.

7 Univrsidads d Andaluía. Sltividad unio 14. Exan d Físia (Rsulto) ii) Cuando la orrint n "a" alanza un valor onstant, tabién s vulvn onstants l ao agnétio qu rodu y l lujo agnétio qu atravisa la sira "b". Por lo tanto, aliando la ly d Faraday-Lnz, ya no s roduirá orrint induida n la sira "b".. a) Toría d Einstin dl to otolétrio. b) Una surii tália it otoltrons uando s iluina on luz vrd ro no it on luz aarilla. Razon qué ourrirá uando s iluin on luz azul o on luz roja. a) El to otolétrio onsist n la isión d ltrons or art d un tal al inidir sobr él radiaión ltroagnétia. La toría ondulatoria lásia d Maxwll sobr la luz no odía xliar las aratrístias d st nóno, oo la xistnia d una runia ubral, al suonr una transisión ontinua d la nrgía. Einstin alió las iótsis uántias d Plank ara xliar l to otolétrio. Pro llgó aún ás allá n su rutura on las torías lásias. Suuso qu no sólo los intrabios d nrgía stán uantizados, sino qu la roia radiaión stá onstituida or "artíulas (ostriornt llaadas otons) qu transortan la nrgía d ora disrta, onntrada n uantos d nrgía. Es dir, suuso un oortainto orusular ara la luz, al nos n st nóno. La nrgía d un otón vin dada or la xrsión d Plank E Suonindo qu la luz s oorta oo una artíula, al oar ésta on un ltrón, l transit instantánant toda su nrgía. Evidntnt, sta nrgía qu d al ltrón dndrá d la runia d la radiaión. Así, la nrgía d un otón s la, n rir lugar, n arranar al ltrón dl tal. Esta nrgía nsaria, qu dnd dl tio d tal, s dnoina trabajo d xtraión o unión trabajo (W xtr, o o ). Tabién ud dinirs oo la nrgía ínia qu db tnr l otón ara xtrar un ltrón dl tal. Así, tndros qu W xtr, dond s la runia ubral aratrístia dl tal. Si l otón no os nrgía (runia) suiint, no odrá arranar al ltrón, y l otón srá itido d nuvo. Esto xlia la xistnia d la runia ubral. Si la nrgía s surior al trabajo d xtraión, la nrgía sobrant s la n darl nrgía inétia (vloidad) a los ltrons itidos. D st odo, llgaos a la xrsión: E W xtr E 1 v Así, una ayor runia d la radiaión signiiará una ayor nrgía inétia d los ltrons, ro no un ayor nº d ltrons itidos. Y una ayor intnsidad d la radiaión (ayor nº d otons) signiiará un ayor nº d ltrons itidos, ro no una ayor nrgía inétia. b) El olor (o tio) d la radiaión vin dado or su runia. Una luz vrd tin ayor runia qu la aarilla y, or lo tanto, ada otón d luz vrd tin ayor nrgía qu un otón d luz aarilla. Si la luz vrd rodu la isión d ltrons, s orqu su runia s ayor qu la runia ubral dl tal. Dl iso odo, la runia d la luz aarilla s nor qu la runia ubral, y or tanto los otons no tinn nrgía suiint ara roduir la isión. Tnindo n unta qu la runia d la luz azul s ayor qu la vrd (y or tanto, ayor qu la ubral), odos onluir qu la luz azul roduirá la isión d otoltrons, intras qu la luz roja no, dado qu su runia s aún nor qu la d la luz aarilla. Rsulto or: osé Antonio Navarro Doínguz ( janavarro.isiayquiia@gail.o )