Examen de Física UAB 2023 · Juny

Pregunta 1 (0.5 puntos). Naturaleza de la onda electromagnética

Teniendo en cuenta la disposición espacial que guardan entre sí los campos eléctrico y magnético frente al sentido de avance de una onda electromagnética que se propaga por el vacío, esta se clasifica como:

Pregunta 2 (0.5 puntos). Doble rendija y patrón de interferencia

En una experiencia clásica de doble rendija, un haz de luz de longitud de onda $\lambda$ incide sobre dos aberturas distanciadas en $d$, proyectando su interferencia sobre una pantalla posterior. Los máximos de intensidad detectados en dicho dispositivo:

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Pregunta 3 (1.0 punto). Segundo armónico en una cuerda vibrante

Una cuerda de piano con una masa total de 15 g se somete a una tensión constante de 60 mN. Determine la longitud requerida para que su segundo armónico resuene exactamente a una frecuencia de 12.5 Hz.

Pregunta 4 (0.5 puntos). Reflexión interna total en guías de onda

En el guiado por fibra óptica, el fenómeno de reflexión interna total alcanzado por un rayo luminoso que incide sobre la discontinuidad entre dos medios de índices $n_1$ y $n_2$ tiene por finalidad fundamental:

Pregunta 5 (0.5 puntos). Relación cinemática de ondas armónicas

El producto directo entre la longitud de onda ($\lambda$) y la pulsación o frecuencia angular ($\omega$) de una onda física equivale a:

Pregunta 6 (1.0 punto). Superposición de fuentes sonoras coherentes

Dos emisores acústicos que radian en fase generan idéntico nivel de intensidad de 15 dB a una distancia de 5 m. ¿Cuál será la intensidad acústica resultante cuando se evalúa a una distancia de 13 m de ambas fuentes emisoras?

Pregunta 7 (0.5 puntos). Efecto Doppler sonoro

Cuando un emisor de señales acústicas y un receptor se desplazan de manera simultánea el uno hacia el otro, ¿cómo resulta la frecuencia percibida por dicho receptor en comparación con la que captaría si permaneciese inmóvil?

Pregunta 8 (0.5 puntos). Postulado de De Broglie

Dentro del marco de la teoría cuántica elemental, el postulado propuesto por Louis de Broglie posee una relevancia trascendental dado que:

Pregunta 9 (1.0 punto). Óptica de la visión: cálculo de la distancia focal del cristalino

Una persona diagnosticada de miopía emplea lentes correctoras con una potencia refractiva de $-4\text{ dioptrías}$. Suponiendo un ojo con un diámetro axial de $30\text{ mm}$, calcule la distancia focal que presenta su cristalino relajado.

Pregunta 10 (0.5 puntos). Cuantización en confinamiento cuántico

Una partícula atrapada en un pozo de potencial finito solo posee estados con energías discretas proporcionales a $1/L^2$, siendo $L$ la anchura de la cavidad. ¿En qué condiciones resulta imprescindible considerar dicha estructura de niveles discretos cuando la partícula recibe la excitación de un fotón monocromático de frecuencia $f$?

Pregunta 11 (0.5 puntos). Lente convergente con objeto a distancia inferior a la focal

Frente a una lente delgada convergente cuya potencia viene dada por $P = 1/f$, se dispone un objeto a una distancia finita $d < f$ de su centro óptico. ¿Qué características espaciales y de naturaleza posee la imagen producida?

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Pregunta 12 (1.0 punto). Transición del átomo de hidrógeno al segundo estado excitado

Los niveles energéticos del electrón en el átomo de hidrógeno siguen la ley espectral $E_n = -13.6\text{ eV}/n^2$. Si el electrón absorbe un fotón pasando directamente de su estado fundamental al segundo estado excitado, ¿a cuánto asciende la energía de absorción de dicha transición?

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Pregunta 13 (0.5 puntos). Capacidad de penetración de los neutrones

La notable profundidad de penetración en la materia de partículas neutras como los neutrones en comparación con partículas cargadas se fundamenta en que:

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Pregunta 14 (0.5 puntos). Energía de enlace nuclear y masa atómica

La energía de enlace que mantiene cohesionados a protones y neutrones en el interior del núcleo bajo la acción de la interacción fuerte adquiere valores tan elevados que:

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Pregunta 15 (1.0 punto). Radiactividad y dosimetría del cesio-137

El radionúclido cesio-137 ($^{137}\mathrm{Cs}$) tiene un periodo de semidesintegración de $30.17\text{ años}$ (considerando $365\text{ días/año}$) y libera en cada evento de decaimiento un fotón gamma ($\gamma$) de $0.66\text{ MeV}$. Si se dispone de una muestra de $1.5\text{ g}$ de este isótopo:

a.

¿Qué potencia radiativa global emite la muestra por desintegración gamma?

b.

¿Qué dosis biológica equivalente absorbería un individuo de $80\text{ kg}$ en un lapso de $1\text{ minuto}$ si interceptara el $50\%$ de toda la radiación gamma emitida? (Considere un factor de calidad para fotones gamma $w_R = 1.15$).

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