Química Física

Problemas de Espectroscopía I.- Fundamentos, átomos y moléculas diatómicas 51
Φ = IA
hν = AIλ
hc = 0.5 × 10−4 m/ 2 × 10 −10 J/ s/ −1 m/ −2 5.6 × 10 −7 m/
6.626 × 10 −34 J/ s 3 × 10 8 m/ s/
−1
= 14085.9 fotones
s
(2.5.1)
2.6 Calcule la densidad de fotones que lleva un haz de radiación monocromática
de intensidad 6 W/m 2 , cuya longitud de onda es: a) 100 m; b) 1 cm;
c) 10000 nm; d) 5000 Å ; e) 100 Å ; f) 1 Å y g) 0.01 Å . ¿A qué regiones
del espectro pertenecen estas ondas?
Objetivo
Determinar la densidad de fotones para diferentes tipos de radiación electromagnética.
Sugerencias
Calculamos las densidades de fotones usando las expresión para la misma en
términos de la intensidad y de la longitud de onda de la radiación.
Resolución
Designamos por u la densidad de radiación y llamamos u f a la densidad de fotones,
que viene dada por
u f = u hν = I
chν = Iλ
hc 2 (2.6.1)
Sustituyendo aquí los valores numéricos de I, h y c, obtenemos
u f =
6J/ s/ −1 m −2 λ
6.63 × 10 −34 J/ s/ × 9 × 10 16 m 2 s/ −2=
1 × 1017 λ fotones
m 3 (2.6.2)
y usando en esta expresión el valor de λ para cada tipo de radiación obtenemos los
resultados que se muestran en la Tabla 2.1.
Tabla 2.1: Densidad de fotones para radiaciones monocromáticas
λ Región espectral u f (fotones/m 3 )
100 m Ondas de radio 10 19
1cm = 10 −2 m Microondas 10 15
10 −4 nm = 10 −5 m Infrarroja 10 12
5000 Å = 5 · 10 −7 m Visible 5 · 10 10
100 Å = 10 −8 m Ultravioleta 10 9
1 Å = 10 −10 m Rayos X 10 7
0.01 Å = 10 −12 m Rayos gamma 10 5