Page 773 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

38.7. ¿Qué masa se requiere para encender 1 millón de lám­ una aplicación fotoeléctrica. Por tanto, el potencial
paras de 100 W durante 1 año? Resp. 35.0 g de frenado es igual a la energía cinética de los foto­
38.8. Las partículas elementales llamadas mesones mu electrones emitidos. Calcule el potencial de frenado
caen a través de la atmósfera a 2.97 X 108 m/s. En re­ para el problema 38.13.
poso, el mesón mu se desintegra en un promedio de
2 lis después de haberse formado. ¿Cuál es la dura­ Sección 38.6 Ondas y partículas
ción del ciclo de vida de esas partículas desde el pun­ 38.17. ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie para un
to de vista de un observador que está en la Tierra? protón (m = 1.67 X 10-27 kg) cuando se mueve con
una rapidez de 2 X 107 m/s?
Sección 38.5 La teoría cuántica y Resp. 1.99 X 10~14 m
el efecto fotoeléctrico 38.18. La longitud de onda de De Broglie de una partícula
es 3 X 10-14 m. ¿Cuál es la cantidad de movimiento
38.9. Una superficie de cobre emite los primeros foto­
electrones cuando la longitud de onda de la radia­ de la partícula?
38.19. Recuerde las fórmulas de la energía cinética y la
ción incidente es 282 nm. ¿Cuál es la frecuencia de
umbral para el cobre? ¿Cuál es la función de trabajo cantidad de movimiento y demuestre que, para ra­
pideces no relativas, la cantidad de movimiento de
para una superficie de cobre?
una partícula se puede calcular a partir de
Resp. 1.06 X 1015 Hz, 4.40 eV
38.10. Si la función de trabajo fotoeléctrico de un material
p = V2 mEk
es 4.0 eV, ¿qué frecuencia mínima debe tener la luz
para la emisión de fotoelectrones? ¿Cuál es la fre­
donde E es la energía cinética y m es la masa de la
cuencia de umbral? partícula.
38.11. La energía E de un fotón, expresada en joules, se
*38.20. Calcule la energía cinética de un electrón si su lon­
calcula a partir del producto hf. Con frecuencia tene­ gitud de onda de de Broglie es 2 X 10_u m.
mos la longitud de onda de la luz y necesitamos cal­
*38.21. ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie de las
cular su energía en electrón-volts. Demuestre que
ondas asociadas a un electrón que ha sido acelerado
1240 a través de una diferencia de potencial de 160 V?
E = Resp. 9.71 X 10~11 m
*38.22. La carga de un protón es +1.6 X 10-19 C y su masa
de modo que si A está en nanómetros, E será la ener­ en reposo es 1.67 X 1027 kg. ¿Cuál es la longitud de
gía en electrón-volts. onda de De Broglie en el caso de un protón que ha
38.12. Aplique la ecuación obtenida en el problema 38.11 sido acelerado, a partir del reposo, haciéndolo pasar
para comprobar que una luz con longitud de onda a través de una diferencia de potencial de 500 V?
de 490 nm tiene una energía de 2.53 eV. Demues­
tre también que un fotón provisto de una energía de Sección 38.9 Espectro atómico
2.10 eV tiene una longitud de onda de 590 nm. 38.23. Calcule la longitud de onda de las tres primeras lí­
*38.13. La frecuencia de umbral de cierto metal es de 2.5 X neas espectrales del hidrógeno atómico en la serie
1014 Hz. ¿Cuál es la función de trabajo? Si una luz de de Balmer. Resp. 656, 486 y 434 nm
400 nm de longitud de onda brilla sobre esa superfi­ 38.24. Calcule las longitudes de onda de las tres primeras
cie, ¿cuál será la energía cinética de los fotoelectro­ líneas espectrales del hidrógeno atómico en la serie
nes emitidos? Resp. 1.04 eV, 2.07 eV de Paschen.
*38.14. Cuando una luz de frecuencia 1.6 X 1015 Hz incide 38.25. Calcule el radio del nivel de Bohr n — 4 del átomo
en la superficie de un material, los electrones empie­ clásico de hidrógeno de Bohr. Resp. 850 nm
zan de inmediato a abandonar la superficie. ¿Cuál 38.26. ¿Cuál es el radio clásico de la primera órbita de
es la energía cinética máxima de los fotoelectrones Bohr en el átomo de hidrógeno?
emitidos por esa superficie cuando está iluminada 38.27. Calcule la longitud de onda del fotón emitido por un
por una luz de frecuencia 2.0 X 10i5 Hz? átomo de hidrógeno cuando el electrón salta del nivel
*38.15. La función de trabajo de una superficie de níquel es de Bohr n = 3 al estado base. Resp. 103 nm
5.01 eV. Si una superficie de níquel se ilumina con *38.28. ¿Cuál es la longitud de onda máxima de un fotón in­
una luz con longitud de onda de 200 nm, ¿cuál será cidente capaz de ionizar un átomo de hidrógeno ori­
la energía cinética de los electrones emitidos? ginalmente en su segundo estado excitado (n = 3)?
Resp.1.21 eV *38.29. ¿Cuáles son las longitudes de onda más corta y más
*38.16. El potencial de frenado es un voltaje inverso que larga posibles en la serie de Balmer?
basta para evitar que los electrones sean emitidos en Resp. 364.6 y 656.34 nm

754 Capítulo 38 Resumen y repaso