UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones Cdla. Universitaria (Predios Huachi)/ Casilla 334/

Telefax: 03-2851894 – 2411537, Correo Electrónico: carrera.sistemas@uta.edu.ec AMBATO-ECUADOR

Ing. Luis Pomaquero M.Sc. Física de Semiconductores

1. El material fotográfico suele contener bromuro de plata, que se remueve con fotones de

energía superior a 1.7𝑥10−19𝐽. a) ¿Cuál es la frecuencia y la longitud de onda del fotón que

es justamente capaz de activar una molécula de bromuro de plata?, b) la luz visible contiene

longitudes de onda entre 380𝑥10−9𝑚 y 780𝑥10−9𝑚. Explica el hecho de que una

luciérnaga, que emite luz visible de intensidad despreciable, pueda impregnar una película

fotográfica, mientras que no puede hacerlo la radiación procedente de una antena de

televisión que emite a 100 𝑀𝐻𝑧, a pesar de que su potencia es de 50 𝐾𝑊.

Nota: considere los rangos indicados en la simulación, el cual, debe cumplir con lo descrito.

2. Se llama “diferencia de potencial de corte” de una célula fotoeléctrica, 𝑉𝑐, a la que hay que

aplicar entre el ánodo y el fotocátodo para anular la intensidad de corriente. a) Dibujar y

comentar la gráfica que relaciona 𝑉𝑐 con la frecuencia de la luz incidente, y escribir la

expresión de la ley física correspondiente. b) ¿Dependerá la gráfica anterior del material

que constituye el fotocátodo? ¿Puede determinarse la constante de Planck a partir de una

gráfica experimental de 𝑉𝑐 frente a la frecuencia de la radiación incidente? Indica cómo.

Nota: debe considerar las fórmulas que requeridas para poder efectuar una gráfica entre la

variable 𝑉𝑐 y la frecuencia de la luz que incide.

3. Al iluminar un metal con luz de frecuencia 2.5𝑥1015𝐻𝑧, se observa que emite electrones

que pueden detenerse al aplicar un potencial de frenado de 7.2 𝑉. Si la luz que se emplea

con el mismo fin es de longitud de onda en el vacío 1.78𝑥10−7𝑚, dicho potencial pasa a ser

de 3.8 𝑉. Determina: a) el valor de la constante de Planck. b) la función de trabajo (o trabajo

de extracción) del metal.

4. El cátodo de una célula fotoeléctrica es iluminado con una radiación electromagnética de

longitud de onda λ. La energía de extracción para un electrón del cátodo es 2.2 𝑒𝑉, siendo

preciso establecer entre el cátodo y el ánodo una tensión de 0.4 𝑉 para anular la corriente

fotoeléctrica. Calcula: a) la velocidad máxima de los electrones emitidos b) los valores de la

longitud de onda de la radiación empleada λ y la longitud de onda umbral λ0.

5. Un cierto haz luminoso provoca efecto fotoeléctrico en un determinado metal. Explica cómo

se modifica el número de fotoelectrones y su energía cinética si:

a. Aumenta la intensidad del haz luminoso.

b. aumenta la frecuencia de la luz incidente.

c. disminuye la frecuencia de la luz por debajo de la frecuencia umbral del metal.

d. ¿Cómo se define la magnitud trabajo de extracción?

Nota: considere varios tipos de materiales que el usuario pueda escoger, y así, la simulación

pueda dar la solución a las interrogantes planteadas.

6. a. Dado un vector 𝒂 de módulo unidad cuya recta de acción pasa por los puntos 𝑨 y 𝑩.

Calcular el producto vectorial de 𝒂 con el vector de posición del punto 𝑨 y con el vector de

posición del punto 𝑩. Los puntos 𝑨 y 𝑩 tienen las coordenadas (𝟑, 𝟎, 𝟐) y (𝟎, 𝟔, 𝟒),

respectivamente. b. Dado el vector 𝒂 = 𝐴[cos(𝜔𝑡)𝑖 + sen(𝜔𝑡)𝑗] siendo 𝑨 y 𝝎 constantes, y 𝒕 la variable

escalar independiente. a) Hallar su módulo y la derivada de éste; b) Hallar 𝒅𝒂 𝒅𝒕⁄ y |𝒅𝒂 𝒅𝒕⁄ |.

Demostrar que 𝒂 y 𝒅𝒂 𝒅𝒕⁄ son perpendiculares.

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c. Sea el campo escalar 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) = 𝑥3 + 2𝑦𝑥2 + 𝑦3 + 𝑧2(𝑥 + 𝑦). Hallar el grad(f) en el

punto (𝟏, 𝟏, 𝟏).

d. Demostrar que el campo vectorial 𝐴 = (3𝑥2𝑦 + 𝑧𝑦2)𝑖 + (𝑥3 + 2𝑥𝑦𝑧)𝑗 + 𝑦2𝑥�⃗⃗�, es

irrotacional y encontrar el potencial del que deriva.

7. Un átomo puede radiar en cualquier momento, se encuentra en un caso típico de átomo

excitado, con una duración promedio a los 10−8 𝑠, en éste período el átomo emite un fotón.

Determinar: a) ¿cuál es el incremento mínimo de frecuencia del fotón? b) los fotones

provenientes del átomo de sodio, aparecen en una línea espectral centrada en 𝜆 = 58.9 Å,

¿cuál es el ancho fraccional de la línea incremento de frecuencia sobre frecuencia? c)

calcular la incertidumbre de la energía del estado excitado del átomo y d) de los resultados

anteriores, determinar la energía de un estado excitado de sodio, respecto a su estado más

bajo de energía que emite un fotón, cuya longitud de onda conocida, se describe en el

literal b.