FísicaMedioProblema · 2,5 pts
Dualidad onda-corpúsculo e incertidumbre
Andalucía · 2017 · Reserva 1 · Opción A
Enunciado
a) ¿Se puede asociar una longitud de onda a cualquier partícula, con independencia de los valores de su masa y su velocidad? Justifique su respuesta.
b) ¿Qué velocidad ha de tener un electrón para que su longitud de onda sea veces mayor que la de un neutrón de energía cinética ?
Datos: ; ; .
b) ¿Qué velocidad ha de tener un electrón para que su longitud de onda sea veces mayor que la de un neutrón de energía cinética ?
Datos: ; ; .
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Resultado
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1
Estrategia
De Broglie: ; se puede asociar a toda partícula con cantidad de movimiento no nula. Imponemos con : la constante (que no se da) se simplifica y queda , con obtenida de la energía cinética del neutrón.
2
Desarrollo
a) Sí. Según la hipótesis de De Broglie, la dualidad onda-corpúsculo es general: toda partícula material en movimiento, sea cual sea su masa, lleva asociada una onda de longitudLa única condición es que tenga cantidad de movimiento (). Lo que sí depende de la masa y de la velocidad es el valor de , y con él que el carácter ondulatorio se pueda observar: los fenómenos ondulatorios (difracción, interferencia) solo se aprecian cuando es comparable al tamaño de los obstáculos o rendijas. Para partículas de masa muy pequeña, como electrones o neutrones, es del orden de las distancias entre átomos de un cristal y se observa su difracción. Para cuerpos macroscópicos, es tan pequeña frente a que resulta muchísimo menor que cualquier objeto (del orden de para una pelota) y su comportamiento ondulatorio es inapreciable, aunque la onda asociada exista.
b) Imponemos la condición con :Cantidad de movimiento del neutrón (; como ):Velocidad del electrón:
b) Imponemos la condición con :Cantidad de movimiento del neutrón (; como ):Velocidad del electrón:
3
Consejo
Ojo: la del neutrón viene de su energía cinética (), mientras que la del electrón la controlas con su velocidad (). Plantea el cociente de longitudes de onda: se simplifica y por eso el enunciado no la da ().
Paso 1 de 3
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