Problemas de Física 4
Efecto Fotoeléctrico y Efecto Compton

  1. El fotón
    1. Cuánto vale la energía de un fotón de luz roja? ($\lambda = 650$ nm)?.
    2. Cuánto vale su momento?
    3. Cuánto vale la longitud de onda de un fotón de 2.4 eV?
    4. La intensidad mínima de luz que puede percibir el ojo humano es $10^{-10}~ W/m^2$. Cuántos fotones por segundo entran en el ojo a esa intensidad?

  2. Efecto Fotoeléctrico
    1. Un haz de un láser, con una intensidad de 120 $W/m^2$ incide sobre una superficie de Sodio. Suponiendo que un electrón en esa superficie está confinado en un área de radio igual al radio del átomo de Sodio, Cuánto tardará en emitirse el primer fotoelectrón?
      Datos: Función de trabajo de Na $\Phi = 2.3$ eV, $r_{Na} = 1$ Å. 1 eV = $1.6 \times 10^{-19}$ J.

    2. La función de trabajo del Tungsteno es $\Phi = 4.52$ eV.
      1. Cuál es la longitud de onda de corte? En qué rango del espectro electromagnético está?
      2. Cuál es la máxima energía cinética de los fotoelectrones si $\lambda=1.98$ nm?
      3. Cuál es el potencial de frenado en ese caso?

  3. Efecto Compton
    1. Un fotón de 60 keV incide sobre un electrón libre. Encontrar la máxima energía que puede tener el fotón dispersado, y su longitud de onda.

    2. Radiación de 1 Å hace dispersión Compton con una placa de Carbón. La radiación dispersada se observa en una dirección perpendicular a la incidente.
      1. Cuánto vale la longitud de onda dispersada?
      2. Cuánto vale la energía cinética del electrón?
      3. A qué ángulo se dispersa el electrón?

    3. Rayos $X$ de 0.24 nm son dispersados (Compton) y se observa el rayo dispersado a 60° relativos al rayo incidente. Encontrar:
      1. la longitud de onda de los rayos $X$ dispersados
      2. la energía de los fotones dispersados
      3. la energía cinética de los electrones dispersados
      4. el ángulo de dispersión de los electrones.

    4. Rayos $X$ con longitud de onda $\lambda$ y energía $E$ son dispersados elásticamente por electrones libres (de masa $m_e$) que están inicialmente en reposo. Se observan fotones dispersados con una longitud de onda $\lambda'$ (y energía $E'$). La energía cinética máxima que pueden tener los electrónes $K_{max}$ es:

      (a) $\frac{2E}{m_e c^2 + 2 E}$ (b) $\frac{m_e c^2 + 2 E}{2 E^2}$ (c) $\frac{hc}{\lambda - \lambda_C}$ (d) $\frac{hc}{\lambda - \lambda'}$ (e) ninguna de las anteriores


Darío Mitnik
U.B.A.