Lab Mecanica Cuantica

ORÍGENES DE LA MECÁNICA CUÁNTICA

Experiencia 1

Objetivos:

Consta de 3 partes con sus respectivos objetivos:

• Determinar la constante de Planck, mediante la radiación de un cuerpo negro.

De acuerdo a la ley de Planck la intensidad de luz emitida por una cavidad en el rango de longitudes de onda entre λ y λ Δ λ está dada por:

Donde c es la velocidad de la luz, k la constante de Boltzmann, T la temperatura absoluta del emisor y h la constante de Planck.

Para luz en el visible podemos decir que hc/ λ>>kt entonces el exponencial será mucho mayor a la unidad y podemos escribir

Si tomamos el logaritmo en ambos miembros de la ec. (2) obtenemos:

De este modo, si graficamos ln(I (T )) en función de 1/T y hacemos un ajuste lineal, de la pendiente podemos obtener el valor de h.

Desarrollo:

En la experiencia de laboratorio se utilizará el interior de un horno eléctrico como cavidad radiante. La radiación que emerge de un orificio que tiene la tapa del horno atraviesa un filtro que deja pasar solamente un rango de longitudes de onda. Luego, con un sensor resistivo se detecta la intensidad para distintas temperaturas del horno.

Tabla.1: Datos de Intensidad a las diferentes Temperaturas

Temperatura T (°C) 1/T (1/°C) Intensidad I Ln(Intensidad)

500 0,002 0,12 6,2146081

550 0,00181818 0,89 6,30991828

600 0,00166667 0,16 6,39692966

650 0,00153846 0,34 6,47697236

700 0,00142857 0,62 6,55108034

750 0,00133333 1,36 6,62007321

800 0,00125 2,5 6,68461173

850 0,00117647 4,9 6,74523635

900 0,00111111 8 6,80239476

950 0,00105263 13,5 6,85646198

Gráfico 1: graficamos el logaritmo natural de la intensidad en ordenadas y 1/T en abscisas.

Luego, operando según (3) podemos obtener un valor de la constante de planck que es

h=2,03189E-35, que si bien no es un valor preciso esta en el orden de lo que esperaríamos, o a lo sumo un orden desplazado.

Experiencia 2

EFECTO FOTOELÉCTRICO

Objetivos

• Determinar la constante de Planck y la frecuencia umbral y función trabajo de un metal, mediante el efecto fotoeléctrico.

ELEMENTOS

• Fotocelda de Sb3Cs

• Lámpara de vapor de Hg

• Red de difracción

INTRODUCCIÓN

Cuando incide luz sobre un metal, se emiten electrones debido al efecto fotoeléctrico, siempre que se dé la condición de que la energía de los cuantos de luz (fotones) sea más grande que la energía que requieren los electrones para salir del material (función trabajo: φ). La energía cinética máxima que pueden adquirir los electrones arrancados por fotones de energía hν, estará dada por:

Fig. 1 Esquema del

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