Radiación y Efecto Fotoeléctrico

La radiación

“La radiación es la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o en forma de partículas”.

Radiación del cuerpo negro

Radiación del cuerpo negro

Un cuerpo negro es aquel objeto que absorbe toda la energía incidente sobre él. Un agujero pequeño que conduce la radiación al interior de un objeto hueco es una gran aproximación de un cuerpo negro.

“La radiación electromagnética que emite un cuerpo negro se conoce como radiación del cuerpo negro.”

La potencia de radiación emitida por un cuerpo aumenta con la temperatura de éste, esta relación se conoce como Ley de Stefan.

$P=\sigma AeT^{4}$

$\sigma$ es la constante de Stefan-Boltzmann. $\sigma =5.67\times 10^{-8}[\mathrm {W.m^{2}/K^{4}} ]$

$A$ es el área de la superficie del objeto en metros cuadrados.

$e$ es la emisividad.

$T$ es la temperatura en Kelvin.

La ley de desplazamiento de Wien describe que al aumentar la temperatura las longitudes de onda se hacen más cortas.

$\lambda _{max}T=2.898\times 10^{-3}[\mathrm {m.K} ]$

Hipótesis de Planck y ley de radiación de Planck

“Planck formuló una hipótesis en la que un oscilador solo puede tener ciertos valores de energía”.

$E_{n}=nhf$

$n$ es un entero positivo conocido como número cuántico.

$h$ es la constante de Planck. $h=6.626\times 10^{-34}[\mathrm {J.s} ]$

Como la energía solo puede tomar algunos valores, se dice que está cuantizada.

Para cada número cuántico existe un valor de energía.

Un oscilador que hace una transición de estado cuántico absorbe o emite energía. Esta se obtiene de la diferencia energética entre el estado final y el estado inicial.

Si un oscilador permanece en un mismo estado cuántico, este no absorbe ni emite energía.

Efecto fotoeléctrico

“El efecto fotoeléctrico es un proceso mediante el cual se expulsa electrones de una superficie metálica cuando la luz incide sobre dicha superficie. La máxima energía cinética del fotoelectrón expulsado es

$K_{max}=hf-\phi$

$\phi$ es la función trabajo del metal”.

Efecto Compton

Cuando los rayos X se dispersan, se observa un corrimiento de la longitud de onda conocido como efecto Compton. Si el rayo X se trata como un fotón, la conservación de energía y la cantidad de movimiento lineal aplicados a las colisiones fotón-electrón producen:

$\lambda '-\lambda _{0}={h \over m_{e}c}(1-\cos \theta )$

Confirmo lo aprendido

• Evaluación de la lección 1: Radiación y efecto fotoeléctrico

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Proyecto: Física 3 para ingenieros

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