Práctica Virtual 1

Simulación del efecto Compton - Radiación Cuerpo Negro

Luis Eduardo Ordoñez

Código: 97070307182

Grupo: 401582_45

Tutora: Claudia Marcela Marín

Universidad Nacional Abierta Y A Distancia UNAD

Escuela De Ciencia Básicas Tecnología E Ingeniería Curso: Estructura Molecular

Septiembre 2015

Introducción

En el presente trabajo se desarrolla la actividad dispuesta para la práctica virtual número 1 del curso de estructura molecular, la cual abarco los conceptos del efecto Compton y efecto fotoeléctrico.

Se realizaran algunas pruebas con los simuladores propuestos en la guía por medio de un link y se toma nota de cada uno para luego pasar a realizar conversiones y hallar las constantes de Compton y de Planck.

Esta actividad se desarrolla con la intención de que nosotros como estudiantes ampliemos nuestros conocimientos sobre la estructura molecular

Objetivos

Objetivos generales:

Desarrollar la práctica virtual número uno del curso. Evaluar los conocimientos del estudiante ante el curso. Analizar el efecto Compton

Objetivos específicos:

Estudiar y analizar el efecto Compton, según la temática del curso. Desarrollar la práctica virtual siguiendo los pasos descritos en la guía de actividades

del curso. Presentar la solución de la actividad en un informe sobre el desarrollo de la

práctica. Evaluar los conocimientos previos del estudiante frente a la temática de la

práctica virtual uno.

Marco teórico

El efecto Compton

El efecto Compton (o dispersión Compton) consiste en el aumento de la longitud de onda de un fotón cuando choca con un electrón libre y pierde parte de su energía. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada dependen únicamente del ángulo de dispersión.

El efecto Compton muestra cambios de longitud de onda de la radiación electromagnética de alta energía al ser difundida por los electrones. Para el caso del efecto fotoeléctrico se considera al electrón con una energía E=hv; pero en el efecto Compton se tienen en cuenta que el fotón tiene un momento lineal p=E /c.

El aumento de la longitud de onda que se presenta en el fotón de rayos X al chocar con un electrón libre hace que se presente una pérdida de energía. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada dependen únicamente de la dirección de dispersión.

El efecto ocurre cuando el fotón golpea a un electrón

La variación de longitud de onda de los fotones dispersados, ∆𝜆 puede calcularse a través de la relación de Compton:

Donde:

• h es la constante de Planck,

• me es la masa del electrón, c es la velocidad de la luz.

• θ el ángulo entre los fotones incidentes y dispersados.

Principio de conservación del momento lineal

• Sea p el momento lineal del fotón incidente,

• Sea p' el momento lineal del fotón difundido,

• Sea pe es el momento lineal del electrón después del choque, se verificará que

p=p'+ pe (1)

Desarrollo

Realizando la práctica virtual con el detector se puede observar que la radiación incidente se mantiene constante en 0.01878 mientras se cambia el Angulo de observación del detector, mientras que la radiación difundida varia con todo movimiento del Angulo, sin importar si solo cambia 1°, el valor de la radiación difundida cambia.

Angulo Radiación incidente Radiación difundida Conversión Ặ - m.

5° 0.01878 0.01887 1.887 ∗ 10−12

10° 0.01878 0.01915 1.915 ∗ 10−12 20° 0.01878 0.02024 2.024 ∗ 10−12 28° 0.01878 0.02162 2.162 ∗ 10−12 30° 0.01878 0.02203 2.203 ∗ 10−12 35° 0.01878 0.02317 2.317 ∗ 10−12 45° 0.01878 0.02589 2.589 ∗ 10−12 50° 0.01878 0.02745 2.745 ∗ 10−12 60° 0.01878 0.03091 3.091 ∗ 10−12 70° 0.01878 0.03475 3.475 ∗ 10−12

Realizar los cálculos correspondientes a constante λ c y constante de Planck h; correspondiente a tres datos presentados en la tabla.

Formula λ c.

Formula h:

Cálculos:

Angulo 5°

0.01878 − 1.887 ∗ 10−12 = 0.01878 m

Constante de Planck: ℎ = 0.01885 ∗ 9.1 ∗ 10−31 ∗ 3.0 ∗ 108 = 5.146 ∗ 10−24 ℎ = 5.146 ∗ 10−24 𝐽𝑠

Angulo 30°

0.01878 − 2.203 ∗ 10−12 = 0.01878

Constante de Planck: ℎ = 0.02168 ∗ 9.1 ∗ 10−31 ∗ 3.0 ∗ 108 = 5.918 ∗ 10−24 ℎ = 5.918 ∗ 10−24 𝐽𝑠

Angulo 70°

0.01878 − 3.475 ∗ 10−12 = 0.01878

Constante de Planck: ℎ = 0.05490 ∗ 9.1 ∗ 10−31 ∗ 3.0 ∗ 108 = 1.46 ∗ 10−31 ℎ = 1.498 ∗ 10−23 𝐽𝑠

Evidencias simulador

Angulo 5°

Angulo 30°

Angulo 70°

Aplicaciones

Las aplicaciones que se le pueden dar al efecto foto eléctrico, son diversas y aumentan según nuestra creatividad, en la imagen que pongo de ejemplo es el diseño de un software de lectura de datos, ya sean códigos de barras o sistemas antirrobos, especialmente para almacenes de cadena, otro uso podría ser mejorar el sistema de seguridad en las tarjetas de crédito, los fotones y partículas que funcionan con electromagnetismos o efectos foto eléctricos, se estrellaran y estas desviaciones nos arrojaran datos en tiempo real.

Análisis

Como sabemos, La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada dependen de la dirección de la dispersión. Observamos que a mayor amplitud del Angulo, la frecuencia de la onda es también mayor, es decir son directamente proporcionales, podemos observar que al cambiar el Angulo también varea la radiación difundida y la onda de color rojo.

Conclusiones

Se aplicaron los conceptos a resolver en esta primera práctica, se usó la conversión de Armstrong a metros, y tenemos presente las temáticas tales como las del efecto Compton y efecto fotoeléctrico, constante de Planck

consiste en el aumento de la longitud de onda de un fotón de rayos X cuando choca con un electrón libre y pierde parte de su energía. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada depende únicamente de la dirección de dispersión

Los usos en la electrónica varían del efecto fotoeléctrico, y depende del uso de intensidad de luz o electromagnetismo.

Referencias Bibliográficas

Cassini, A., & Levinas, M. L. (2008). La explicación de Einstein del efecto fotoeléctrico: un análisis histórico-epistemológico. Revista latinoamericana de filosofía, 34(1), 5-38.

Gil, S., & Rodriguez, E. (2001). Física re-creativa (pp. 268-274). Prentice Hall.

Conversión de Armstrong a metros, recuperado septiembre 2015 http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-

Ingenieria/quimica/respuestas/sgfhthffs9wgn/como-puedo-convertir-la-longitud-deonda-en-armstrong-o-en-metros

Artuso, C., & Satz, A. Determinación de la constante de Planck utilizando leds. Laboratorio, 5.

Kittl, P., & Dìaz, G. (2012). Sobre la celda de Planck, la relación cosmológica de Einstein y la cosmología. Revista electrónica Ingenews.