Problema 5 · Física PAU Aragón Ordinaria 2024

Tema: Física cuántica: efecto fotoeléctrico y hipótesis de De Broglie · Del examen Ordinaria (2024)

Enunciado

5. (2,5 puntos) Contesta a las siguientes preguntas:

a)

Enuncia y explica la hipótesis de De Broglie. (0,5 puntos)

b)

Un electrón se acelera de forma que adquiere una energía cinética de 980 eV. ¿Cuál es la longitud de onda asociada al electrón? (1 punto)

c)

Si se desea frenar el electrón, ¿a qué diferencia de potencial electrostático habrá que someterlo? Haz un dibujo mostrando hacía dónde se desplaza el electrón y las dos placas, positiva y negativa, entre las que se introduce la diferencia de potencial electrostático. (1 punto)

Datos:

Constante de Planck: h=6,63⋅10−34 J⋅sh = 6{,}63\cdot 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}; carga del electrón: qe=−1,60⋅10−19 Cq_e = -1{,}60\cdot 10^{-19}\ \text{C}; masa del electrón: me=9,1⋅10−31 kgm_e = 9{,}1\cdot 10^{-31}\ \text{kg}; 1 eV=1,60⋅10−19 J1\ \text{eV} = 1{,}60\cdot 10^{-19}\ \text{J}.

Enunciado: Problema 5 · Física PAU Aragón Ordinaria 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Enuncia y explica la hipótesis de De Broglie. (0,5 puntos)

Solución: Toda partícula en movimiento lleva asociada una onda cuya longitud de onda es λ=hp=hmv\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}.

b) Un electrón se acelera de forma que adquiere una energía cinética de 980 eV. ¿Cuál es la longitud de onda asociada al electrón? (1 punto)

Solución: 3,92⋅10−11 m/0,0392 nm/39,2 pm3{,}92\cdot 10^{-11}\text{ m} / 0{,}0392\text{ nm} / 39{,}2\text{ pm}

c) Si se desea frenar el electrón, ¿a qué diferencia de potencial electrostático habrá que someterlo? (1 punto)

Solución: 980 V/−980 V980\text{ V} / -980\text{ V}

c) Haz un dibujo mostrando hacía dónde se desplaza el electrón y las dos placas, positiva y negativa, entre las que se introduce la diferencia de potencial electrostático.

Solución: Un esquema con dos placas paralelas horizontales: la placa superior positiva (++) y la placa inferior negativa (−-). El electrón se encuentra entre ellas desplazándose verticalmente hacia abajo (en dirección a la placa negativa, frenándose debido a la repulsión electrostática).

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