Opción 4B · Física PAU Valencia Extraordinaria 2026

Tema: Física cuántica: fotones, efecto fotoeléctrico y dualidad onda-corpúsculo · Del examen Extraordinaria (2026)

Enunciado

a)

Según un estudio publicado en la revista Nature en enero de 2026, un grupo de físicos de la Universidad de Viena ha logrado un hito en mecánica cuántica al demostrar que las nanopartículas de sodio producen el fenómeno ondulatorio de la interferencia. Cada nanopartícula, compuesta por miles de átomos, tiene una masa de 1,7⋅105 u1{,}7\cdot 10^{5}\ \mathrm{u} y se mueve a una velocidad de 576 km/h576\ \mathrm{km/h}. Enuncia el postulado de Louis de Broglie y determina la longitud de onda asociada a una nanopartícula de sodio. (1 punto)

b)

Un emisor de rayos gamma produce 3⋅1083\cdot 10^{8} fotones/segundo con una longitud de onda en el vacío de 1,47⋅10−14 m1{,}47\cdot 10^{-14}\ \mathrm{m}. Calcula la energía de un fotón y la potencia del emisor que los produce. (1 punto)

Datos: constante de Planck, h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63\cdot 10^{-34}\ \mathrm{J\,s}; velocidad de la luz en el vacío, c=3,00⋅108 m/sc = 3{,}00\cdot 10^{8}\ \mathrm{m/s}; unidad de masa atómica, u=1,66⋅10−27 kg\mathrm{u} = 1{,}66\cdot 10^{-27}\ \mathrm{kg}.

Enunciado: Opción 4B · Física PAU Valencia Extraordinaria 2026

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Enuncia el postulado de Louis de Broglie

Solución: Toda partícula material en movimiento lleva asociada una onda (onda de materia) cuya longitud de onda es λ=hp=hmv\lambda = \dfrac{h}{p} = \dfrac{h}{m v}, donde hh es la constante de Planck y pp el momento lineal de la partícula.

a) ... y determina la longitud de onda asociada a una nanopartícula de sodio.

Solución: 1,47⋅10−141{,}47\cdot 10^{-14} m / 14,714{,}7 fm

b) Calcula la energía de un fotón

Solución: 1,35⋅10−111{,}35\cdot 10^{-11} J / 8,45⋅1078{,}45\cdot 10^{7} eV / 84,584{,}5 MeV

b) ... y la potencia del emisor que los produce.

Solución: 4,1⋅10−34{,}1\cdot 10^{-3} W / 4,14{,}1 mW / 4,1⋅10−34{,}1\cdot 10^{-3} J/s

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