Opción B - 4 · Física PAU Andalucía Reserva A 2019

Tema: Física moderna · Del examen Reserva A (2019)

Enunciado

a)

Enuncie el principio de dualidad onda-corpúsculo y explique por qué no se considera dicha dualidad al estudiar los fenómenos macroscópicos.

b)

Al incidir luz de longitud de onda 2,7625⋅10−7 m2{,}7625\cdot 10^{-7}\text{ m} sobre un material, los electrones emitidos con una energía cinética máxima pueden ser frenados hasta detenerse aplicando una diferencia de potencial de 2 V2\text{ V}. Datos: h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63\cdot 10^{-34}\text{ J s}; c=3⋅108 m s−1c = 3\cdot 10^8\text{ m s}^{-1}; e=1,6⋅10−19 Ce = 1{,}6\cdot 10^{-19}\text{ C}; me=9,1⋅10−31 kgm_e = 9{,}1\cdot 10^{-31}\text{ kg}.

i)

ii)

Enunciado: Opción B - 4 · Física PAU Andalucía Reserva A 2019

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Enuncie el principio de dualidad onda-corpúsculo y explique por qué no se considera dicha dualidad al estudiar los fenómenos macroscópicos.

Solución: Toda partícula en movimiento lleva asociada una onda cuya longitud de onda viene dada por λ=hp=hmv\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}. En cuerpos macroscópicos, al ser la masa mm muy grande frente a la constante de Planck (h≈6,63⋅10−34 J sh \approx 6{,}63\cdot 10^{-34}\text{ J s}), la longitud de onda asociada es extraordinariamente pequeña (mucho menor que el tamaño de los núcleos atómicos), por lo que los fenómenos típicamente ondulatorios como la difracción o la interferencia son totalmente inapreciables.

b) i) Calcule el trabajo de extracción del material.

Solución: 4,0⋅10−194{,}0\cdot 10^{-19} J / 2,52{,}5 eV

b) ii) Determine la longitud de onda de De Broglie de los electrones emitidos con energía cinética máxima.

Solución: 8,68⋅10−108{,}68\cdot 10^{-10} m / 0,8680{,}868 nm / 8,688{,}68 Å

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