introdución a la mecánica cuántica
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Introducción a La Mecánica CuánticaIntroducción a La Mecánica CuánticaTRANSCRIPT
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11/02/2010
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Cuerpo Negro y Efecto
Fotoelctrico.
Universidad Autnoma de Mxico.
Facultad de Qumica.
2010.
Jorge Castro
Pilar Rius
Transferencia de Energa por medio de
la radiacin.
Existen 3 mecanismos de transferencia de
energa trmica: conduccin, conveccin y
radicacin.
La transferencia de energa trmica por
radiacin se le conoce como emisin y
absorcin de radiacin electromagntica.
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Cuerpo Negro.
En fsica un cuerpo negro es un objeto idealizado que
absorbe toda la energa electromagntica que cae en ella.
Kirchhhof estudi sistemas donde los cuerpos estuvieran
en equilibrio con la radiacin a cierta temperatura.
En 1860 demuestra el sig. Teorema:
Donde J es la potencia emisiva;
E es la energa radiante emitida por unidad de rea,
tiempo y unidad de intervalo de .
a es el coeficiente de absorcin.
= (,T)
Ley de Stefan-Boltzman
En 1879 Josef Stefan propone que la energa total irradiada
por cuerpos caliente es proporcional a la cuarta potencia de la
temperatura. Esta conjetura es demostrada cinco aos
despues por Ludwig Boltzman.
Jt :energa total irradiada por unidad de rea y tiempo.
: cte. De proporcionalidad =5.6728X10-8 Wm-2K-4.
: Emisividad, es igual a 1 para un cuerpo negro.
= 4
= 4
= (14 24)
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Aproximacin de un cuerpo negro
Una buena aproximacin a un cuerpo negro es una cavidad completamente cerrada excepto por una pequea abertura de rea conocida.
Para este cuerpo negro puede hablarse de energa radiante por unidad de volumen o densidad de energa U, la cual se puede conocer por medio de la potencia emisiva :
=4
=4
4 = 4
Donde : =4
= 7.5688 1016
=4
Soluciones parciales para el problema
del cuerpo negro.
En 1893 Wilhelm Wien
encuentra que U es una
funcin que tiene un valor max.
Para una longitud de onda
inversamente proporcional a la
temp.
Y en 1986 propone su modelo
para U
= 2.898 103
En 1900, Lord Rayleigh propone
el principio de equiparticin y
obtiene el sig. Modelo.
Aos despus Rayleigh
introduce una correccin a su
modelo
# =
$ = 1
5 1
%2
= & 4'
( =
&
41
%)
'
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Soluciones parciales para el problema
del cuerpo negro.
El modelo de Wien funciona
en entre 1 y 8m.
El modelo de Reyleigh
predice que conforme
disminuye la la U crecera
de manera infinita.
Teora Cuntica.
= *
=8+
4 = 8+
*4
4
= % *
= -
=
% ./ 1
=8+*4
4*
%*/. 1= 8+
*5
41
%*/. 1
= 6.6262 10341
. =(
23= 1.380066 1023/
3=3hE3
2=2hE2
1=1hE1
E0=0E0
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Efecto Fotoelctrico.
El Efecto Fotoelctrico (EF) fue descubierto por Heinrich Hertz
en 1887.
El EF es un proceso mediante el cual se emiten electrones en
la superficie de un metal al incidir luz sobre el mismo.
En 1902, Philipp Eduard Anton von Lenard observo que la
energa individual emitida por los electrones incrementaba
con la frecuencia. Lo que iba en contra de la teora clsica del
electromagnetismo que establece que la energa es una
funcin de la intensidad.
Fsica Clsica vs. Efecto Fotoelctrico
La emisin de electrones ocurre instantneamente despus de la
incidencia de la luz sobre el metal sin importar su intensidad.
La emisin de electrones slo ocurre cuando la frecuencia es mayor que
un limite 0. Independientemente de la intensidad.
Para cualquier Intensidad, la energa max. (Emax) de los electrones es una
funcin lineal del a . Y para diferentes metales la pendiente de la funcin
es la misma.
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Emisin fotoelctrica del Na.
Modelo del EF.
#4 = %(0) =1
2#-2
#4 = 1* 1*0
1* = #4 + 1*0
8 = 1*
1*0 = 9
8 = #4 + 1*0 = #4 + 9
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Modelo del EF.
= #2
8 =
#2 =
; = #- = #
;8 =*
=