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FÍSICA MODERNA CÓDIGO: 299003 Tarea 1 Informe de prácticas de laboratorio virtual

Presentado a: MAURY LIZETH HERRERA

Entregado por: Naime Francisco Urango Banquez (Estudiante No 2) Código: 299003_63

Grupo: 299003_63

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA NOVIEMBRE CIUDAD SAHAGUN

INTRODUCCIÓN

En el siguiente trabajo, se desarrolla, las temáticas de las unidades 1, 2 y 3, del curso física Moderna, en prácticas virtuales. Desarrollando la teoría fotoeléctrica, tunelamiento y la constante de Planck.

Práctica 1 Desarrollo de los ejercicios solicitados:

Elemento seleccionado: Zn

ZINC

Ejercicio 1

λ c (nm)

Valor experimental:

λ c =288 nm

f c (Hz) Valor experimental:

1.041× 1015 Hz

Frecuencia de corte:

f c=

c λc

f c=

3.00× 108 m/ s 15 =1.041 ×10 Hz 2.88 ×10−7 m

La frecuencia mínima necesaria, de radiación incidente, para sacar un electrón del metal, recibe el nombre de frecuencia umbral

ϕ (eV)

ϕ hc f c = o λc = h ϕ De lo cual:

ϕ=h f c o ϕ=

hc λc

Se tendría que la función de trabajo para el elemento seleccionado es:

ϕ= Valor experimental:

hc 1240 eV ∙ nm = =4.3055 eV =6.8981712 ×1019 J λc 288 nm

6.8981712 ×1019 J

La energía que hay que dar a un electrón para llevarlo desde el nivel de fermi hasta el exterior del material se llama función del trabajo

Respuestas a las preguntas 1º. Valor teórico de la función de trabajo encontrada: 2º. Referencia bibliográfica de donde la obtiene:

4.305

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/photoelec.html

3º. Error relativo porcentual entre el valor teórico y el valor experimental de la función de trabajo. 4º. Obtenga una conclusión de los resultados obtenidos, teniendo en cuenta el error encontrado.

Error 0.6% Se puede afirmar que el error es muy mínimo, por lo tanto, ese valor umbral de lambda, es el que le corresponde al zinc. Para que se genere el desprendimiento de electrones en la lamina y permita su movilidad.

Ejercicio 2 Material: Zinc Dat o 1 2

λ incidente (nm)

Materia l zinc zinc

λ incidente (nm)

Energía del fotón incident e (eV)

K max

De los fotoelectrone s (eV)

286 752

286 nm

Energía del fotón incidente E fotón=K max + ϕ (eV) Valor E fotón=4.3361 eV encontrado: E =0.0306 eV + 4.3055 eV fotón

E fotón=4.3361 eV

K max

De los fotoelectrone s (J)

Potencia l de frenado (V)

¿Frenan los electrones ? SI/NO

K max

De los fotoelectrones (eV)

K max =

K max = Valor experimental :

1240 eV ∙ nm −4.3055 eV 286 nm

K max =0.0306 K eV =0.0306 eV max

K max = Valor teórico:

hc −ϕ λ

K max =0.0361 eV

Potencial de frenado (V) Valor −3.60 v

1240 eV ∙ nm −4.3055 eV =4.3361 eV −4.3 eV =0.0361 eV 286 nm

experimental :

Valor teórico:

−0.361 V V o=

K max e

V o=

0.0361 eV −1 e

V o =−0.361V

Primera conclusión de los resultados obtenidos Segunda conclusión de los resultados obtenidos

La longitud de onda de la luz incidente, y las características del material incidente, permite la liberación de electrones de este. La potencia de frenado es igual al valor de la energía cinemática, pero con el signo contrario, aunque exista electrones liberados de la placa incidente, si no se supera el valor de la potencia de frenado.

Duplique la tabla anterior para el desarrollo para los cálculos con el segundo dato de la longitud de onda incidente dada. Ejercicio 3 Registre los valores obtenidos en el 4º punto del ejercicio: Intensidad luminosa

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Corriente eléctrica

0

0

0

0

0

0

Registre imagen clara de cada uno de los valores de las simulaciones

Responda las preguntas según la información anterior

5º. ¿Qué ha pasado y por qué?

La longitud de onda umbral para el zinc es 286nm, al dar 1nm mayor que es 287 nm, que sería la nueva longitud de onda sobre la placa incidente, no se liberarían electrones, por lo tanto, solamente longitudes de onda inferiores Alos 286 nm, permitirán liberar electrones de la placa incidente.

Registre los valores obtenidos en el 8º punto del ejercicio: Intensidad luminosa

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Corriente eléctrica

0

0,129

0.252

0.381

0.509

0.663

Gráfica solicitada

¿Qué tipo de gráfica obtiene?

A medida que le va aumentando la intensidad de luz, va aumentando la intensidad de corriente

¿Qué significa? Registre imagen clara de cada uno de los valores de las simulaciones

______________________________________________

Práctica 2 Desarrollo de los ejercicios solicitados:

Elemento seleccionado: zn

Zinc

Coloque imagen de e material seleccionado en el foro de la tarea 4.

videncia del reporte del

Ejercicio Registre la información del punto 5 (No haga cálculos teóricos) Dato

λ (nm)

1

λ ( nm )=285 nm

2

λ ( nm )=282 nm

3

λ ( nm )=275 nm

f (Hz)

K max (eV)

1240 eV .nm c 3∗108 m/s 15 −4.305 eV =4.351eV −4. f= = =1.0526∗10 HzK max = −9 285 nm λ 285∗10 m 1240 eV .nm c 3∗108 m/s 15 K max = −4.305 eV =4.397 eV −4. f= = =¿ 1.0638∗10 Hz −9 282 nm λ 282∗10 m 1240 eV .nm c 3∗108 m/s 15 K max = −4.305 eV =4.351eV −4. f= = =¿ 1.0909∗10 Hz −9 285 nm λ 275∗10 m

4

λ ( nm )=270 nm

5

λ ( nm )=260 nm

Registre imagen clara de cada uno de los valores de las simulaciones anteriores

1240 eV .nm c 3∗108 m/s 15 K max = −4.305 eV =4.592eV −4. f= = =¿ 1.1111∗10 Hz −9 285 nm λ 270∗10 m 1240 eV .nm c 3∗108 m/s 15 K max = −4.305 eV =4.351eV −4. f= = =¿ 1.1538∗10 Hz −9 285 nm λ 260∗10 m

Gráfica solicitada

Ecuación de la recta encontrada: Identifique la ecuación de la energía cinética del efecto fotoeléctrico

Y =4∗1015 X −4.3016

K max =

h=

hc −ϕ λ

( K max +ϕ )∗λ c

ϕ=4.305 eV K max =0.46 4 eV λ=260 nm A partir de los dos últimos datos determine la constante de Planck experimental

c=3. 108 m/s ( 0.46 4 eV )∗260∗10−9 m =h 3. 108 m/s

( 4.769 eV )∗8.67∗10−16 s=h 4.133∗10−15 eV ∗s=h

Valor teórico de la constante de Planck en unidades de eV*s Error porcentual entre el valor

4.133∗10−15 eV ∗s=h

2.6∗10−16 % 0.26 %

teórico y el valor experimental Puedo concluir que los datos tomados y observado, son correctos, ya que el valor teórico con el valor experimental de la constante de Planck fue muy similar, casi iguales, generando un error de solo 0.26% ¿Qué conclusión obtiene de lo desarrollado?

Práctica 3 Desarrollo de los ejercicios solicitados:

Datos seleccionados

Desarrollo ejercicio 1 Un electrón de 𝒅𝟏 eV encuentra una barrera de 𝒅𝟐 eV de altura. Si el ancho de la barrera es 𝒅𝟑 nm (Figura 1), encuentre la probabilidad de trasmisión (T) y reflexión (R). *Recuerde que los valores de 𝒅𝟏, 𝒅𝟐 y 𝒅𝟑 se encuentran en la tabla de datos generada

Valores seleccionados del primer ejercicio Dato No

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿

Valor con la respectiva unidad 0.59 0.76 0.6

Solución teórica

Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicio. T+R=1 E= energía cinética de la partícula = 0.71 eV SI T¿ 1 m = masa de la −2 GL partícula =9.1093826 x T =e 10-31 kg l= ancho o 2 m(u o−E) grosor de la barrera = G= 0.8 nm 𝐔𝟎 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 h2 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 = 0.86 eV ђ = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑐𝑘 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 2𝜋 = 1.05457168 x 10 -34 J*s =1.05 x 1034 J*s =1.05 x 10-27 erg*s Electrón-volt (eV) – 1.602x10-19 J 1 J = kg·m2 /s2

√

k ¿=G=

k ¿=G=

k ¿=G=

k ¿=G=

√ √ √ √

2 m(U O−E) h2 2 m(U O−E) h2 2 m(U O−E) h2

=k ¿=G=

=k ¿=G=

=k ¿=G=

√

2 m(0.76−0.59) 2 m(0.17) 2 m(0.17) 2(9.11∗10−31 kg)(0.17 eV ) = = = h2 h2 h2 h2

√

2 m(0.76−0.59) 2 m( 0.17) 2 m(0.17) 2(1.822∗10−3 O kg)(0.17 eV ) = = = h2 h2 h2 h2

√

2 m(0.76−0.59) 2 m( 0.17) 2 m(0.17) 2(2.733∗10−31 kg)(eV ) = = = h2 h2 h2 h2

√

√

√

2(2.733∗10−31 kg)(eV ) 2(2.733∗10−31 kg)(eV ) = ¿ ¿¿ h2

√

√

√

√

√ √ √

k ¿=G=

k ¿=G=

√

2(2.733∗10−31 kg)(eV ) (2. 4573∗10−3 7 kg)(eV ) (2.4573∗10−37 kg)(eV ) ¿= = 1.1122∗10−68 j∗s ¿2 j∗s 2 ((kg 2 ·m 4 /s 4) j∗s 2)

√

( 2.4573∗10−37 kg)(eV ) ¿ ¿¿

√

√

( 2.4573∗10−37 kg)( eV ) (2.4573∗10−37 )(1.602∗10−19 J ) k ¿=G= = = √¿ ¿ ¿ ¿ kg · m4 /s 2 kg · m4 /s2

√

√

k ¿=G=√ ¿¿ ¿

√

2( 9.11∗10−31)(0.76−0.59)(1.602∗10−19) ¿ ¿¿

Coeficiente de Transmisión (T)

Coeficiente de reflexión (R)

Resultados Teóricos Coloque valor aquí

T= R= Solución experimental

Coloque valor aquí

Resultados Experimentales

T=

0,15

R=

0,85

Error relativo porcentual entre el valor teórico y Valor para el coeficiente de Transmisión experimental para el los dos coeficientes Conclusiones por cada Conclusión para el coeficiente de Transmisión uno de los coeficientes

Valor para el coeficiente de Reflexión

Conclusión Reflexión

para

el

coeficiente

de

Duplique la tabla anterior para el desarrollo del segundo ejercicio.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Referencias Giancoli, D. C. (2009). Física: para ciencias e ingeniería con física moderna. Obtenido de http://www.ebooks7-24.com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/? il=3586&pg=39 Reyes Carvajal, A. (2018). La Relatividad. Obtenido de http://hdl.handle.net/10596/22309 Young, H. D. (2013). Zemansky Física universitaria con física moderna. Vol. 2. Décimo tercera edición. Obtenido de http://www.ebooks724.com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/?il=4620&pg=31