FISICA MODERNA

PREGUNTAS Y RESPUESTAS, CUESTIONARIO P2 – GRUPO 9.

INTEGRANTES:

Freyman Balaguera 2130065 Wilson Daniel Moreno Prada 2130059 Nicolás Garzón Peña 2132013

NATURALEZA DE LA LUZ Y LEYES DE OPTICA GEOMETRICA – Cap 35

Pregunta:

Seleccione en cada caso el número según corresponda:

A. Cuando un rayo de luz es apuntado a un espejo, ocurre el fenómeno de reflexión, en éste caso, la luz se comporta como: [ ].

B. Cuando la luz pasa de un medio con un índice de refracción r a un medio con índice de refracción r’, donde r’>>r, ocurre un fenómeno conocido como refracción, donde la luz se comporta como: [ ].

C. Las ondas de luz al atravesar un prisma se proyectan en distintas direcciones debido a su frecuencia, éste fenómeno recibe el nombre de: [ ].

D. Si un frente de onda se encuentra con un punto o abertura en el espacio genera un nuevo frente de onda esférica llamado tren de ondas, éste fenómeno es descrito por: [ ].

Respuestas:

1) Partícula.2) Onda.3) Dispersión.4) Difracción.5) Principio de Huygens.

Solución:

A => 1.

B => 2.

C => 3.

D => 5.

*Fortalece el reconocimiento de la dualidad de la luz y cómo se comporta para distintas situaciones.

INTERFERENCIA EN ONDAS LUMINOSAS – Cap 37:

Pregunta:

Se tiene la siguiente onda de luz:

¿Cuál de las siguientes funciones de onda genera interferencia destructiva con la onda mostrada en la imagen?

a) ψ=2 sen (2πt )

b) ψ=2 sen(2 πt+ π2 )c) ψ=2cos (2 πt )

d) ψ=cos(2 πt+ π2 )Solucion:

La onda de la imagen tiene como función: ψ=2 sen (2πt+π ) , por lo tanto la función que genera interferencia destructiva es a) ψ=2 sen (2πt ) ya que se encuentra en un desfase de 180°.

Para deducir la función de la imagen, analizamos el factor ω, ω=2πT , la

función seno claramente en la figura se ve que tiene un periodo de 1 segundo (-0.5 [s] a 0.5[s] es un segundo). Reemplazando enω=2π

T

tenemos que: ω=2π1 , por lo tanto ω=2π .

Los requisitos para que las ondas puedan generar interferencia, radican en que ambas tengan la misma frecuencia.

*Fortalece el reconocimiento de una función de onda y las condiciones para hacerla interferir en un punto del espacio. Esta pregunta está formulada para que a partir de los conocimientos adquiridos sobre interferencia, se propongan soluciones a situaciones de la vida real.

RELATIVIDAD – Cap 39.

Pregunta:

I. Las leyes de la física debe ser las mismas en todos los sistemas inerciales de referencia.

II. La invariabilidad de la rapidez de la luz.

III. Todas las leyes de la naturaleza tienen la misma forma para observadores en cualquier marco de referencia, acelerados o no.

IV. En la cercanía de cualquier punto, un campo gravitacional es equivalente a un marco de referencia acelerado en ausencia de efectos gravitacionales.

V. Las leyes de la mecánica deben ser las mismas en todos los marcos inerciales de referencia.

Los anteriores postulados:

A. I y II pertenecen a la teoría especial de la relatividad, V pertenece a la teoría general de la relatividad, III y IV pertenecen a la teoría galileana de la relatividad.

B. I y II pertenecen a la teoría especial de la relatividad, V pertenece a la teoría galileana de la relatividad, III y IV pertenecen a la teoría general de la relatividad.

C. I y IV pertenecen a la teoría especial de la relatividad, V pertenece a la teoría galileana de la relatividad, II y III pertenecen a la teoría general de la relatividad.

D. I y V pertenecen a la teoría especial de la relatividad, III pertenece a la teoría galileana de la relatividad, II y III pertenecen a la teoría general de la relatividad.

Solución:

La respuesta correcta es B.

*Reconoce los principios fundamentales que rigen las teorías de la relatividad y define claramente cual pertenece a cada una.

INTRODUCCION A LA FISICA CUANTICA – Cap 40:

Pregunta:

Se hace incidir un rayo de luz de longitud de onda 450 [nm] sobre una lámina de sodio, encuentre la energía cinética máxima de los fotoelectrones expulsados. Tenga en cuenta que la función trabajo del sodio es ϕ=2.46[eV ].

Solución:

Kmax = 0.29 [eV].

Tenemos la ecuación del efecto fotoeléctrico Κ max=hf−ϕ , que representa la energía cinética máxima de los fotoelectrones expulsados,

Sabemos que f= c⋋ , entonces: Κ max=h( c⋋ )−ϕ

donde hc = 1240 [eV * nm],aproximación descrita en el libro de Serway para tratar los problemas en unidades trabajables, en éste caso los electronvoltios y nanómetros.

Resolviendo: Κ max=1240 [eV∗nm ]450[nm ]

−2.46 = 0.29[eV].

*Fortalece los conceptos básicos del efecto fotoeléctrico, permitiendo predecir la energía cinética máxima esperada al iluminar un determinado elemento, puede ser de gran ayuda para quienes planeen generar energía gracias a la luz.

INTRODUCCION A LA MECANICA CUANTICA – Cap 41:

Pregunta:

Si una partícula está confinada en un pozo de potencial D donde:

D:{ U=0 para x∈ (−a ,a ) . U=∞ para x∈ (−∞ ,−a )∪ (a ,∞)}

La probabilidad de encontrar la partícula, en la posición x = a+1 es:

Ψ= ex

a) Verdaderob) Falso

Solución:

a) Falso, la probabilidad de encontrar la partícula fuera de la región D es nula, porque el pozo de potencial es infinito.

*Fortalece la imaginación y el planteamiento mental del estudiante para reconocer de manera lógica los aspectos propuestos en la pregunta, generando así un sentido físico a partir de planteamientos ideales.