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FÍSICA MODERNA CÓDIGO: 299003 Tarea 3 UNIDAD 3: Partículas que se comportan como ondas (parte II) y mecánica cuántica

Presentado a: León David Sosapanta Tutor

Entregado por: Nombres y Apellidos (Estudiante Código: XXXXX Edgar Alonso Pérez Código: 74082588 Nombres y Apellidos (Estudiante Código: XXXXX Nombres y Apellidos (Estudiante Código: XXXXX Nombres y Apellidos (Estudiante Código: XXXXX

No 1)

No 3) No 4) No 5)

Grupo: 299003_764

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 2020

INTRODUCCIÓN En el presente documento se plasmarán algunas fórmulas planteadas en la mecánica cuántica descrita por el físico Albert Einstein, es este documento se manejarán algunos conceptos planteados para el desarrollo de curso FISICA MODERNA, para esto se aplicarán fórmulas de movimiento hiperbólico, desplazamiento de electrones y reflexiones de seña

Unidad 1 “Ondas de luz que se comportan como partículas y partículas que se comportan como ondas (Parte I)” Desarrollo de los ejercicios individuales y colaborativos:

Nombre del estudiante No 1:

Escriba aquí el nombre del estudiante No 1

Coloque aquí la copia de pantalla (Pantallazo) de los valores generados para el desarrollo de los tres ejercicios individuales asignados al estudiante No 1:

Ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 1) Escriba aquí el enunciado del ejercicio Valores asignados al individual 1 (Estudiante 1) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 1)

Pregunta A. B. C.

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 1)

D. E. Ejercicio individual 2. Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 1) Escriba aquí el enunciado del ejercicio

Valores asignados al individual 2 (Estudiante 1) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 1) Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 1)

A. B. C. D. E. Ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 1) Escriba aquí el enunciado del ejercicio.

Valores asignados al individual 3 (Estudiante 1)

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Dato No

Valor

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 1)

Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 1)

A. B. C. D. E.

______________________________________________ Nombre del estudiante No 2:

Edgar Alonso Pérez

Ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 2) Ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” Un átomo de hidrógeno excitado hace una transición desde un nivel de energía ni=14 a un nivel de energía nf=13. A) Indique y explique si la transición presentada es una “absorción” o una “emisión”. B) Además, calcule la energía del fotón que fue absorbida o emitida, de la respuesta en eV y en J. Valores asignados al ejercicio individual 1 (Estudiante 2) Dato No

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿

Valor

Unidad

14 13

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos

Solución del ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 2) Ni=14 Nf=13 Constante de Rydberg R=1.097x10^7 Velocidad de la luz C =3x10^8 m/s

1 1 1 =R 2 − 2 λ i f

(

)

1 1 1 =1.097 x 107 − 2 =−8941.854848 2 λ 14 13

(

)

1 =1.118 x 10−4 −8941.854848 λ=1.11 x 10−4 m λ=111000 nm Cunado el electrón pasa a un nivel inferior de energía va a emitir luz , emite un fotón esto se conoce como Emisión Energía del fotón E=Energía del fotón H= constante de Planck

6.63 x 10-34 J·s

F=frecuencia Para la longitud de onda c E=hf =h λ E=( 6.625 x 10−34 j . s )

(

3 x 10 8 m/s =1.79 x 10−21 j 1.11 x 10−4 m

)

Expresado en eV

E=1.79 x 10−21

Pregunta

A. B. C.

j∗1 [ eV ] =11.176 x 10−3 eV −19 1.602 x 10

Respuesta

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 2)

111000

Para realizar el ejercicio con las incógnitas de longitud y frecuencia se parte de recibir los datos que nos da el ejercicio para poder aplicar la formula correspondiente, en primer lugar, se procede a resolver la longitud y con el resultado se utiliza para hallar la energía del fotón.

−21

1.79 x 10 j 11.176 x 10−3 eV

D. E. Ejercicio individual 2. Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre”

(Estudiante No 2)

Considere un planeta desconocido que se encuentra emitiendo radiación con una potencia de 561 GW. Si el planeta tiene forma de esfera, con diámetro de 778 km y si su emisividad es de 0.45, ¿Cuál es la temperatura superficial del planeta? Exprese la respuesta en grados Celsius. Valores asignados al individual 2 (Estudiante 2) Dato No

Valor

d 1=¿ 561.0 d 2=¿ 778 d 3=¿ 0.45 d 4 =¿ d 5=¿

ejercicio Unidad

GW Km

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos Para la solución del ejercicio utilizaremos la Ley de StefanBoltzmann

Solución del ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” Diametro778km Radio =389 km = 389000m Área

A=4 π∗r 2 A=4 π∗389000 m2=1.90 x 1012 m Área =1.90 x 1012 m Intensidad

I=

P 561 = =2.95 x 10−10 w/m 2 12 A 1.90 x 10

Potencial total

P=σ∗A∗P∗T 4

P=σ∗A∗e P=5.67 x 10−8∗1.90 x 1012 m=48.47 x 103 w Para hallar la temperatura tomamos

I =e∗σ∗T 4 I 2.95 x 10−10 =4 =0.3267+273=273.3267 ° K e∗σ 0.45∗5.67 x 10−8

√ √

T =4

Pregunta A. B. C. D. E.

Respuest a

273.3267 ° K

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 2) Por medio de la ley Ley de Stefan-Boltzmann podemos hallar la temperatura. También establece que un cuerpo negro emite radiación térmica con una potencia emisiva hemisférica total (W/m²) proporcional a la cuarta potencia de su temperatura.

Ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 2)

Un electrón se encuentra en un pozo de potencial infinito. Considere que la energía del estado fundamental es 15 eV. Ahora bien, si el electrón hace una transición energética al tercer estado excitado, calcule la longitud de onda del fotón incidente que causón esta transición energética.

Valores asignados al ejercicio individual 3 (Estudiante 2) Dato No

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿

Valor 15 tercer

Unidad eV

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos Para la solución del ejercicio utilizaremos La ecuación de Schrödinger es la ley fundamental de la mecánica cuántica no relativista, teoría física que se ocupa de

d 5=¿

aquellos fenómenos que acontecen a escalas microscópicas del orden de la constante de Planck Solución del ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 2) Ecuación de Schrödinger E1=15eV E3=tercer nivel de energía C= velocidad de la luz

E=n

2

h2 n=1,2,3 … … . 8 ml

E1=15 eV

(

1.6 x 10−19 =2.24 x 10−18 j 1 eV

)

E3 =32 ¿ E1 E3 =9∗15=135 eV

Frecuencia

f=

E3−E 1 135−15 −34 = =1.80 x 10 Hz −34 h 6.626 x 10

Longitud de onda

c 3 x∨108 −43 λ= = λ= =1.66 x 10 m −34 f 1.80 x 10

Pregunta

Respuesta

A. B.

135eV

C.

1.80 x 10−34 Hz 1.66 x 10−43 m

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 2) Con la ecuación de Schrödinger pudimos hallar el tercer nivel de energía, como también la frecuencia y la longitud de onda y así solucionamos el ejercicio.

D. E.

______________________________________________ Nombre del estudiante No 3:

Escriba aquí el nombre del estudiante No 3

Coloque aquí la copia de pantalla (Pantallazo) de los valores generados para el desarrollo de los tres ejercicios individuales asignados al estudiante No 3:

Ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 1) Escriba aquí el enunciado del ejercicio Valores asignados al individual 1 (Estudiante 3) Dato No

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿

Valor

ejercicio Unidad

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

d 5=¿ Solución del ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 3)

Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 3)

A. B. C. D. E. Ejercicio individual 2. Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 3) Escriba aquí el enunciado del ejercicio

Valores asignados al individual 2 (Estudiante 3) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 3) Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 3)

A. B. C. D. E. Ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 3) Escriba aquí el enunciado del ejercicio.

Valores asignados al individual 3 (Estudiante 3) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 3)

Pregunta A. B. C. D. E.

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 3)

______________________________________________ Nombre del estudiante No 4:

Escriba aquí el nombre del estudiante No 4

Coloque aquí la copia de pantalla (Pantallazo) de los valores generados para el desarrollo de los tres ejercicios individuales asignados al estudiante No 4:

Ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 4) Escriba aquí el enunciado del ejercicio Valores asignados al individual 1 (Estudiante 4) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 4)

Pregunta A. B.

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 4)

C. D. E. Ejercicio individual 2. Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 4) Escriba aquí el enunciado del ejercicio

Valores asignados al individual 2 (Estudiante 4) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 4) Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 4)

A. B. C. D. E. Ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 4) Escriba aquí el enunciado del ejercicio.

Valores asignados al individual 3 (Estudiante 4) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 4)

Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 4)

A. B. C. D. E.

______________________________________________ Nombre del estudiante No 5:

Escriba aquí el nombre del estudiante No 5.

Coloque aquí la copia de pantalla (Pantallazo) de los valores generados para el desarrollo de los tres ejercicios individuales asignados al estudiante No 5:

Ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 5) Escriba aquí el enunciado del ejercicio Valores asignados al individual 1 (Estudiante 5) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 5)

Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 1. Temáticas (3.1 y 3.2) “Niveles de energía y el modelo atómico de Bohr; y el láser” (Estudiante No 5)

A. B. C. D. E. Ejercicio individual 2. Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 5) Escriba aquí el enunciado del ejercicio

Valores asignados al individual 2 (Estudiante 5) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 5) Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 2: Temáticas (3.3 y 3.4) “Espectros continuos; y revisión del principio de incertidumbre” (Estudiante No 5)

A. B. C. D. E. Ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 5) Escriba aquí el enunciado del ejercicio.

Valores asignados al individual 3 (Estudiante 5) Dato No

Valor

ejercicio

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ d 4 =¿ d 5=¿ Solución del ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con

profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 5)

Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio individual 3: Temáticas (3.9 y 3.10) “Partícula en un pozo cuadrado de potencial con profundidad infinita (una caja rígida): y Pozo de potencial finito” (Estudiante No 5)

A. B. C. D. E.

______________________________________________ Ejercicio Colaborativo: Escriba aquí el número del grupo Escriba aquí el enunciado del ejercicio colaborativo 1 y un pantallazo de los datos asignados Valores asignados al ejercicio colaborativo 1 Dato No

Valor

Sigla

Nombre de La unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ Solución del ejercicio colaborativo 1

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Pregunta

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio colaborativo 1

A. B. C. D. E.

Ejercicio Colaborativo: Escriba aquí el número del grupo Escriba aquí el enunciado del ejercicio colaborativo 2 y un pantallazo de los datos asignados Valores asignados al ejercicio colaborativo 2 Dato No

Valor

Sigla

Presente en los tres espacios inferiores, las ecuaciones utilizadas y la explicación de cada uno de los términos

Nombre de La unidad

d 1=¿ d 2=¿ d 3=¿ Solución del ejercicio colaborativo 2

Pregunta A. B. C. D. E.

Respuest a

Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio colaborativo 2

CONCLUSIONES La ley de desplazamiento de Wien, nos dice que la máxima longitud de onda es inversamente proporcional a la temperatura de laradiación que esta emite, siendo que la multiplicación entre la máxima longitud de onda y la temperatura, nos dé una constante de2.90 x 10-3 mK, aunque Planck calcula la máxima longitud, multiplicando la constante de Planck por la velocidad de la luz, dividiéndola por 4.965, por la constante de boltzmamn por la temperatura.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

OVI - Unidad 3 - Espectros continuos Este Objeto Virtual de Información (OVI) llamado "Espectros continuos", tiene como objetivo explicar mediante ejemplos claros las diferentes teorías existentes en torno a la Radiación de un Cuerpo Negro. Reyes Carvajal, A. (2018). Espectros continuos. [OVI]. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10596/22311

OVI - Unidad 3 - El efecto túnel

Este Objeto Virtual de Información (OVI) llamado "El efecto túnel", tiene como objetivo explicar mediante ejemplos claros aplicaciones de la ecuación de Schrödinger Reyes Carvajal, A. (2018). El Efecto Túnel. [OVI]. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/22496 Recursos educativos adicionales para el curso (Bibliografía complementaria) Las referencias que encuentra a continuación sirven como apoyo para ampliar la información relacionada con los diferentes conceptos teóricos desarrollados en la Unidad 1 del curso. Young, H. D., & Freedman, R. A. S. (2013). Zemansky Física universitaria con física moderna. Vol. 2. Décimo tercera edición Ed. (pp 1328-1350). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2053/?il=4620