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Física Universitaria Volumen 3

Preguntas Conceptuales

Física Universitaria Volumen 3Preguntas Conceptuales
  1. Prefacio
  2. Óptica
    1. 1 La naturaleza de la luz
      1. Introducción
      2. 1.1 La propagación de la luz
      3. 1.2 La ley de reflexión
      4. 1.3 Refracción
      5. 1.4 Reflexión interna total
      6. 1.5 Dispersión
      7. 1.6 Principio de Huygens
      8. 1.7 Polarización
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Óptica geométrica y formación de imágenes
      1. Introducción
      2. 2.1 Imágenes formadas por espejos planos
      3. 2.2 Espejos esféricos
      4. 2.3 Imágenes formadas por refracción
      5. 2.4 Lentes delgadas
      6. 2.5 El ojo
      7. 2.6 La cámara
      8. 2.7 La lupa simple
      9. 2.8 Microscopios y telescopios
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 3 Interferencias
      1. Introducción
      2. 3.1 Interferencia de doble rendija de Young
      3. 3.2 Matemáticas de la interferencia
      4. 3.3 Interferencias de rendijas múltiples
      5. 3.4 Interferencia de película delgada
      6. 3.5 El interferómetro de Michelson
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Difracción
      1. Introducción
      2. 4.1 Difracción de una rendija
      3. 4.2 Intensidad en la difracción de una rendija
      4. 4.3 Difracción de doble rendija
      5. 4.4 Rejillas de difracción
      6. 4.5 Aberturas circulares y resolución
      7. 4.6 Difracción de rayos X
      8. 4.7 Holografía
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Física moderna
    1. 5 Relatividad
      1. Introducción
      2. 5.1 Invariancia de las leyes físicas
      3. 5.2 Relatividad de la simultaneidad
      4. 5.3 Dilatación del tiempo
      5. 5.4 Contracción de longitud
      6. 5.5 La transformación de Lorentz
      7. 5.6 Transformación relativista de la velocidad
      8. 5.7 Efecto Doppler para la luz
      9. 5.8 Momento relativista
      10. 5.9 Energía relativista
      11. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Fotones y ondas de materia
      1. Introducción
      2. 6.1 Radiación de cuerpo negro
      3. 6.2 Efecto fotoeléctrico
      4. 6.3 El efecto Compton
      5. 6.4 Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno
      6. 6.5 Las ondas de materia de De Broglie
      7. 6.6 Dualidad onda-partícula
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 7 Mecánica cuántica
      1. Introducción
      2. 7.1 Funciones de onda
      3. 7.2 El principio de incertidumbre de Heisenberg
      4. 7.3 La ecuación de Schrӧdinger
      5. 7.4 La partícula cuántica en una caja
      6. 7.5 El oscilador armónico cuántico
      7. 7.6 El efecto túnel de las partículas a través de las barreras de potencial
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 8 Estructura atómica
      1. Introducción
      2. 8.1 El átomo de hidrógeno
      3. 8.2 Momento dipolar magnético orbital del electrón
      4. 8.3 Espín del electrón
      5. 8.4 El principio de exclusión y la tabla periódica
      6. 8.5 Espectros atómicos y rayos X
      7. 8.6 Láseres
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    5. 9 Física de la materia condensada
      1. Introducción
      2. 9.1 Tipos de enlaces moleculares
      3. 9.2 Espectros moleculares
      4. 9.3 Enlaces en los sólidos cristalinos
      5. 9.4 Modelo de electrones libres de los metales
      6. 9.5 Teoría de bandas de los sólidos
      7. 9.6 Semiconductores y dopaje
      8. 9.7 Dispositivos semiconductores
      9. 9.8 Superconductividad
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 10 Física nuclear
      1. Introducción
      2. 10.1 Propiedades de los núcleos
      3. 10.2 Energía de enlace nuclear
      4. 10.3 Decaimiento radioactivo
      5. 10.4 Reacciones nucleares
      6. 10.5 Fisión
      7. 10.6 Fusión nuclear
      8. 10.7 Usos médicos y efectos biológicos de la radiación nuclear
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 11 Física de partículas y cosmología
      1. Introducción
      2. 11.1 Introducción a la física de partículas
      3. 11.2 Leyes de conservación de las partículas
      4. 11.3 Cuarks
      5. 11.4 Aceleradores y detectores de partículas
      6. 11.5 El modelo estándar
      7. 11.6 El Big Bang
      8. 11.7 Evolución del universo primigenio
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
  12. Índice

Preguntas Conceptuales

7.1 Funciones de onda

1 .

Cuál es la unidad física de una función de onda, Ψ(x,t)?Ψ(x,t)? ¿Cuál es la unidad física del cuadrado de esta función de onda?

2 .

¿Puede la magnitud de una función de onda (Ψ*(x,t)Ψ(x,t))(Ψ*(x,t)Ψ(x,t)) ser un número negativo? Explique.

3 .

¿Qué tipo de cantidad física representa la función de onda de un electrón?

4 .

¿Cuál es el significado físico de la función de onda de una partícula?

5 .

¿Qué significa la expresión "valor esperado"? Explique.

7.2 El principio de incertidumbre de Heisenberg

6 .

Si el formalismo de la mecánica cuántica es "más exacto" que el de la mecánica clásica, ¿por qué no utilizamos la mecánica cuántica para describir el movimiento de una rana que salta? Explique.

7 .

¿Se puede conocer con precisión la longitud de onda de De Broglie de una partícula? ¿Se puede conocer con precisión la posición de una partícula?

8 .

¿Podemos medir la energía de una partícula libre localizada con total precisión?

9 .

¿Podemos medir tanto la posición como el momento de una partícula con total precisión?

7.3 La ecuación de Schrӧdinger

10 .

¿Cuál es la diferencia entre una función de onda ψ(x,y,z)ψ(x,y,z) y una función de onda Ψ(x,y,z,t)Ψ(x,y,z,t) para la misma partícula?

11 .

Si una partícula cuántica está en estado estacionario, ¿significa que no se mueve?

12 .

Explique la diferencia entre las ecuaciones de Schrӧdinger dependientes e independientes del tiempo.

13 .

Supongamos que una función de onda es discontinua en algún punto. ¿Puede esta función representar un estado cuántico de alguna partícula física? ¿Por qué? ¿Por qué no?

7.4 La partícula cuántica en una caja

14 .

Utilizando el modelo de la partícula cuántica en una caja, describa cómo las posibles energías de la partícula están relacionadas con el tamaño de la caja.

15 .

¿Es posible que cuando medimos la energía de una partícula cuántica en una caja, la medición devuelva un valor menor que la energía del estado fundamental? ¿Cuál es el valor más alto de energía que podemos medir para esta partícula?

16 .

Para una partícula cuántica en una caja, el primer estado excitado (Ψ2)(Ψ2) tiene un valor cero en la posición del punto medio de la caja, por lo que la densidad de probabilidad de encontrar una partícula en este punto es exactamente cero. Explique el error en el siguiente razonamiento: "Si la probabilidad de encontrar una partícula cuántica en el punto medio es cero, la partícula nunca está en este punto, ¿no? ¿Cómo es entonces que la partícula puede cruzar este punto en su camino desde el lado izquierdo al derecho de la caja?

7.5 El oscilador armónico cuántico

17 .

¿Es posible medir la energía de 0,75ω0,75ω en un oscilador armónico cuántico? ¿Por qué? ¿Por qué no? Explique.

18 .

Explique la conexión entre la hipótesis de Planck sobre los cuantos de energía y las energías del oscilador armónico cuántico.

19 .

Si un oscilador armónico clásico puede estar en reposo, ¿por qué el oscilador armónico cuántico no puede estar nunca en reposo? ¿Viola esto el principio de correspondencia de Bohr?

20 .

Utilice un ejemplo de una partícula cuántica en una caja o un oscilador cuántico para explicar el significado físico del principio de correspondencia de Bohr.

21 .

¿Podemos medir simultáneamente la posición y la energía de un oscilador cuántico? ¿Por qué? ¿Por qué no?

7.6 El efecto túnel de las partículas a través de las barreras de potencial

22 .

Cuando un electrón y un protón con la misma energía cinética se encuentran con una barrera de potencial de la misma altura y ancho, ¿cuál de ellos atravesará la barrera más fácilmente? ¿Por qué?

23 .

¿Qué disminuye más la probabilidad de tunelización: duplicar el ancho de la barrera o reducir a la mitad la energía cinética de la partícula incidente?

24 .

Explique la diferencia entre un potencial de caja y un potencial de punto cuántico.

25 .

¿Puede una partícula cuántica "escapar" de un pozo de potencial infinito como el de una caja? ¿Por qué? ¿Por qué no?

26 .

Un diodo de túnel y un diodo túnel resonante utilizan el mismo principio físico de efecto túnel. ¿En qué aspectos importantes son diferentes?

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