FísicaMedioProblema · 2,5 pts
Efecto fotoeléctrico y cuantización
También trata: Dualidad onda-corpúsculo e incertidumbre
Andalucía · 2019 · Reserva 4 · Opción B
Enunciado
a) i) ¿Se puede determinar simultáneamente y con exactitud la posición y la cantidad de movimiento de una partícula? ii) ¿Se tiene en cuenta el principio de incertidumbre en los fenómenos ordinarios?
b) Al iluminar un metal con radiación de frecuencia se emiten electrones que requieren una diferencia de potencial de frenado de . Calcule el trabajo de extracción y justifique si con una radiación de habrá emisión.
Datos: ; .
b) Al iluminar un metal con radiación de frecuencia se emiten electrones que requieren una diferencia de potencial de frenado de . Calcule el trabajo de extracción y justifique si con una radiación de habrá emisión.
Datos: ; .
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Resultado
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1
Estrategia
Principio de incertidumbre de Heisenberg: ; no se pueden conocer ambas con exactitud simultánea, pero para objetos macroscópicos es tan pequeño que es inapreciable. En b) usamos con ; habrá emisión solo si .
2
Desarrollo
a.i) No. El principio de incertidumbre de Heisenberg establece que no es posible medir simultáneamente y con precisión arbitraria la posición y la cantidad de movimiento (en la misma dirección) de una partícula:No es una limitación de los aparatos de medida, sino una consecuencia de la naturaleza dual onda-partícula de la materia: el propio acto de medir perturba el sistema. Cuanto más precisamente se conoce la posición (), mayor es la indeterminación del momento (), y viceversa. Por ello, en física cuántica no tiene sentido hablar de trayectorias definidas, sino de probabilidades.
a.ii) En la práctica no, porque su efecto es inapreciable. El producto mínimo de incertidumbres, , es muchísimo menor que las precisiones con que se miden objetos macroscópicos. Por ejemplo, para una pelota de localizada con , , indetectable. En cambio, para un electrón () confinado en un átomo (), , del orden de su propia velocidad. El principio solo es relevante en el mundo microscópico; en los fenómenos ordinarios la mecánica clásica es una excelente aproximación.
b) Energía cinética máxima y trabajo de extracción:Frecuencia umbral:Como , no habrá emisión de electrones.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)a.ii) En la práctica no, porque su efecto es inapreciable. El producto mínimo de incertidumbres, , es muchísimo menor que las precisiones con que se miden objetos macroscópicos. Por ejemplo, para una pelota de localizada con , , indetectable. En cambio, para un electrón () confinado en un átomo (), , del orden de su propia velocidad. El principio solo es relevante en el mundo microscópico; en los fenómenos ordinarios la mecánica clásica es una excelente aproximación.
b) Energía cinética máxima y trabajo de extracción:Frecuencia umbral:Como , no habrá emisión de electrones.
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Consejo
El potencial de frenado da directamente la energía cinética máxima (). Para saber si hay emisión, compara la frecuencia con la umbral : por debajo de ella, por intensa que sea la luz, no salen electrones.
Paso 1 de 3
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