fisica sears zemansky

1. Conceptos
Fórmulas
Gráfica
La longitud de onda es la distancia entre dos puntos
consecutivos en una onda que tienen la misma fase, como el
pico a pico o el valle a valle. En el contexto de la mecánica
cuántica, la longitud de onda de Broglie es la longitud
asociada a una partícula, relacionada con su momento lineal.
La teoría de Broglie postula que las partículas tienen
naturaleza tanto de onda como de partícula, asociadas a una
longitud de onda según su momento lineal. Solución
El electrón tendría una longitud de
onda de De Broglie mayor debido a su
menor masa, según la relación inversa
entre la longitud de onda y el momento
lineal.
Pregunta 39.1

2. Conceptos
Fórmulas
Gráfica
Protón: Partícula subatómica con carga positiva que se encuentra en el núcleo
de un átomo.
Electrón: Partícula subatómica con carga negativa que orbita alrededor del
núcleo de un átomo.
Energía cinética: Es la energía asociada al movimiento de un objeto. En el
contexto de partículas, como los protones y electrones, la energía cinética se
refiere a la energía que tienen debido a su movimiento.
Momento lineal: También conocido como momentum, es una cantidad vectorial
que describe la cantidad de movimiento de un objeto en movimiento. En el caso
de partículas, el momento lineal se calcula multiplicando la masa de la partícula
por su velocidad.
La longitud de onda es la distancia entre dos puntos consecutivos en una
onda que tienen la misma fase, como el pico a pico o el valle a valle. En el
contexto de la mecánica cuántica, la longitud de onda de Broglie es la longitud
asociada a una partícula, relacionada con su momento lineal.
La teoría de Broglie postula que las partículas tienen naturaleza tanto de onda
como de partícula, asociadas a una longitud de onda según su momento lineal.
Solución
El protón tendría una longitud de onda
de De Broglie menor debido a su mayor
masa, ya que la energía cinética es
constante y la longitud de onda es
inversamente proporcional al momento
lineal.
Pregunta 39.2

3. Conceptos
Fórmulas
Gráfica
La longitud de onda es la distancia entre dos puntos consecutivos en una
onda que tienen la misma fase, como el pico a pico o el valle a valle. En el
contexto de la mecánica cuántica, la longitud de onda de Broglie es la longitud
asociada a una partícula, relacionada con su momento lineal.
La teoría de Broglie postula que las partículas tienen naturaleza tanto de onda
como de partícula, asociadas a una longitud de onda según su momento lineal.
Solución
Sí, un fotón tiene una longitud de onda de Broglie.
Esta longitud de onda está relacionada con la
longitud de onda de la onda electromagnética
asociada mediante la relación de la teoría
cuántica de la luz, donde la longitud de onda de
Broglie del fotón es inversamente proporcional a
su energía, mientras que la longitud de onda de la
onda electromagnética es inversamente
proporcional a su frecuencia.
Pregunta 39.3

4. Conceptos
Fórmulas
Gráfica
El patrón de difracción se refiere a la distribución de intensidad luminosa o de
partículas que se observa después de que una onda (como la luz, el sonido o
una partícula) pasa por una abertura estrecha o atraviesa un obstáculo. Este
patrón se caracteriza por tener zonas de mayor y menor intensidad,
determinadas por la interferencia y difracción de la onda alrededor del
obstáculo.
La dualidad onda-partícula es un principio fundamental de la mecánica
cuántica que establece que las partículas subatómicas, como electrones y
fotones, pueden exhibir comportamientos tanto de partículas como de ondas,
dependiendo de las condiciones experimentales. Esto significa que, en ciertos
experimentos, estas partículas se comportan como partículas discretas con
ubicación y momento definidos, mientras que en otros experimentos muestran
características típicas de ondas, como interferencia y difracción. Este concepto
desafía la intuición clásica y es fundamental para entender el comportamiento
cuántico de la materia y la radiación.
Solución
Sí, cuando un haz de electrones pasa a través de un
orificio muy pequeño, produce un patrón de
difracción en una pantalla, similar al fenómeno
observado con la luz. Este patrón de difracción
indica que los electrones no se dispersan al pasar
por el orificio como partículas clásicas, sino que
exhiben un comportamiento ondulatorio. Es una
manifestación de la dualidad onda-partícula en la
mecánica cuántica, donde los electrones actúan
como ondas al pasar por el orificio y producen un
patrón de interferencia en la pantalla.
Pregunta 39.4

5. Conceptos
Fórmulas
Gráfica
Los fotones Lyman-α son fotones de luz ultravioleta que resultan de la transición
electrónica de un átomo de hidrógeno desde el estado excitado n=2 al estado
fundamental n=1. Estos fotones son característicos de la serie de líneas de
emisión del espectro del hidrógeno. Son importantes en la astronomía porque su
detección permite estudiar la distribución y propiedades del hidrógeno en el
universo, así como también proporciona información sobre la formación y
evolución de las galaxias.
Solución
La absorción de fotones Lyman-a en el medio intergaláctico sugiere
que este gas tiene una temperatura baja, ya que a temperaturas más
altas, los electrones estarían en niveles energéticos superiores, lo
que impediría la absorción específica de fotones Lyman-a. Por otro
lado, la emisión de fotones Lyman-a por parte de las galaxias sugiere
temperaturas más altas, lo que permite que los átomos de
hidrógeno se encuentren en niveles energéticos que faciliten la
emisión de estos fotones.
Pregunta 39.5