f_t_septima_edicion

38.7. ¿Qué masa se requiere para encender 1 millón de lámparas
de 100 W durante 1 año? Resp. 35.0 g
38.8. Las partículas elementales llamadas mesones mu
caen a través de la atmósfera a 2.97 X 108 m/s. En reposo,
el mesón mu se desintegra en un promedio de
2 lis después de haberse formado. ¿Cuál es la duración
del ciclo de vida de esas partículas desde el punto
de vista de un observador que está en la Tierra?
Sección 38.5 La teoría cuántica y
el efecto fotoeléctrico
38.9. Una superficie de cobre emite los primeros fotoelectrones
cuando la longitud de onda de la radiación
incidente es 282 nm. ¿Cuál es la frecuencia de
umbral para el cobre? ¿Cuál es la función de trabajo
para una superficie de cobre?
Resp. 1.06 X 1015 Hz, 4.40 eV
38.10. Si la función de trabajo fotoeléctrico de un material
es 4.0 eV, ¿qué frecuencia mínima debe tener la luz
para la emisión de fotoelectrones? ¿Cuál es la frecuencia
de umbral?
38.11. La energía E de un fotón, expresada en joules, se
calcula a partir del producto hf. Con frecuencia tenemos
la longitud de onda de la luz y necesitamos calcular
su energía en electrón-volts. Demuestre que
E =
1240
de modo que si A está en nanómetros, E será la energía
en electrón-volts.
38.12. Aplique la ecuación obtenida en el problema 38.11
para comprobar que una luz con longitud de onda
de 490 nm tiene una energía de 2.53 eV. Demuestre
también que un fotón provisto de una energía de
2.10 eV tiene una longitud de onda de 590 nm.
*38.13. La frecuencia de umbral de cierto metal es de 2.5 X
1014 Hz. ¿Cuál es la función de trabajo? Si una luz de
400 nm de longitud de onda brilla sobre esa superficie,
¿cuál será la energía cinética de los fotoelectrones
emitidos?
Resp. 1.04 eV, 2.07 eV
*38.14. Cuando una luz de frecuencia 1.6 X 1015Hz incide
en la superficie de un material, los electrones empiezan
de inmediato a abandonar la superficie. ¿Cuál
es la energía cinética máxima de los fotoelectrones
emitidos por esa superficie cuando está iluminada
por una luz de frecuencia 2.0 X 10i5 Hz?
*38.15. La función de trabajo de una superficie de níquel es
5.01 eV. Si una superficie de níquel se ilumina con
una luz con longitud de onda de 200 nm, ¿cuál será
la energía cinética de los electrones emitidos?
R esp.1.21 eV
*38.16. El potencial de frenado es un voltaje inverso que
basta para evitar que los electrones sean emitidos en
una aplicación fotoeléctrica. Por tanto, el potencial
de frenado es igual a la energía cinética de los fotoelectrones
emitidos. Calcule el potencial de frenado
para el problema 38.13.
Sección 38.6 Ondas y partículas
38.17. ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie para un
protón (m = 1.67 X 10-27 kg) cuando se mueve con
una rapidez de 2 X 107 m/s?
Resp. 1.99 X 10~14 m
38.18. La longitud de onda de De Broglie de una partícula
es 3 X 10-14 m. ¿Cuál es la cantidad de movimiento
de la partícula?
38.19. Recuerde las fórmulas de la energía cinética y la
cantidad de movimiento y demuestre que, para rapideces
no relativas, la cantidad de movimiento de
una partícula se puede calcular a partir de
p = V2 mEk
donde E es la energía cinética y m es la masa de la
partícula.
*38.20. Calcule la energía cinética de un electrón si su longitud
de onda de de Broglie es 2 X 10_u m.
*38.21. ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie de las
ondas asociadas a un electrón que ha sido acelerado
a través de una diferencia de potencial de 160 V?
Resp. 9.71 X 10~11 m
*38.22. La carga de un protón es +1.6 X 10-19 C y su masa
en reposo es 1.67 X 1027 kg. ¿Cuál es la longitud de
onda de De Broglie en el caso de un protón que ha
sido acelerado, a partir del reposo, haciéndolo pasar
a través de una diferencia de potencial de 500 V?
Sección 38.9 Espectro atóm ico
38.23. Calcule la longitud de onda de las tres primeras líneas
espectrales del hidrógeno atómico en la serie
de Balmer.
Resp. 656, 486 y 434 nm
38.24. Calcule las longitudes de onda de las tres primeras
líneas espectrales del hidrógeno atómico en la serie
de Paschen.
38.25. Calcule el radio del nivel de Bohr n —4 del átomo
clásico de hidrógeno de Bohr. Resp. 850 nm
38.26. ¿Cuál es el radio clásico de la primera órbita de
Bohr en el átomo de hidrógeno?
38.27. Calcule la longitud de onda del fotón emitido por un
átomo de hidrógeno cuando el electrón salta del nivel
de Bohr n = 3 al estado base. Resp. 103 nm
*38.28. ¿Cuál es la longitud de onda máxima de un fotón incidente
capaz de ionizar un átomo de hidrógeno originalmente
en su segundo estado excitado (n = 3)?
*38.29. ¿Cuáles son las longitudes de onda más corta y más
larga posibles en la serie de Balmer?
Resp. 364.6 y 656.34 nm
754 Capítulo 38 Resumen y repaso