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Física Universitaria Volumen 3

Problemas Adicionales

Física Universitaria Volumen 3Problemas Adicionales
  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

Problemas Adicionales

85 .

Para un átomo de hidrógeno en estado excitado con número cuántico principal n, demuestre que el menor ángulo que puede formar el vector de momento angular orbital con respecto al eje de la z es θ=cos−1(n1n).θ=cos−1(n1n).

86 .

¿Cuál es la probabilidad de que el electrón 1s de un átomo de hidrógeno se encuentre entre r=0r=0 y r=?r=?

87 .

Dibuje la función de energía potencial de un electrón en un átomo de hidrógeno. (a) ¿Cuál es el valor de esta función en r=0r=0? en el límite que r=r=? (b) ¿Qué es lo poco razonable o inconsistente con el resultado anterior?

88 .

Halle el valor de ll, el número cuántico del momento angular orbital, para la luna alrededor de la Tierra.

89 .

Demuestre que el número máximo de estados de momento angular orbital de los electrones en la enésimacapa de un átomo es n2n2. (Ignore el espín del electrón.) (Pista: Haga una tabla con el número total de estados de momento angular orbital para cada capa y halle el patrón).

90 .

¿Cuál es la magnitud del momento magnético de un electrón?

91 .

¿Cuál es el número máximo de estados de los electrones en la capa n=5n=5?

92 .

Un átomo de hidrógeno en estado fundamental se coloca en un campo magnético uniforme y se emite un fotón en la transición de un estado de espín ascendente a uno descendente. La longitud de onda del fotón es 168μm168μm. ¿Cuál es la intensidad del campo magnético?

93 .

Demuestre que el número máximo de estados de los electrones en la enésimacapa de un átomo es 2n22n2.

94 .

El electrón de valencia del cloro está excitado a un estado 3p. (a) ¿Cuál es la magnitud del momento angular orbital del electrón? (b) ¿Cuáles son los posibles valores del componente z de la medida angular?

95 .

¿Cuáles de las siguientes notaciones están permitidas (es decir, que no violan ninguna de las reglas relativas a los valores de los números cuánticos)? (a) 1s1;1s1; (b) 1d3;1d3; (c) 4s2;4s2; (d) 3p7;3p7; (e) 6h206h20

96 .

El ion Be3+Be3+ hace una transición atómica de un estado n=3n=3 a un estado n=2n=2. (a) ¿Cuál es la energía emitida por el fotón durante la transición? (b) ¿Cuál es la longitud de onda del fotón?

97 .

La máxima energía característica de los fotones de rayos X proviene de la captura de un electrón libre en una vacancia de la capa K. ¿Cuál es la frecuencia de este fotón para el tungsteno, suponiendo que el electrón libre no tiene energía cinética inicial?

98 .

Deduzca una expresión para la relación de la frecuencia de los fotones de rayos X para dos elementos con números atómicos Z1Z1 y Z2.Z2.

99 .

Compare las longitudes de onda de los fotones de rayos X del cobre y la plata.

100 .

(a) ¿Qué voltaje debe aplicarse a un tubo de rayos X para obtener rayos X de una longitud de onda de 0,0100 fm para su uso en la exploración de los detalles de los núcleos? (b) ¿Qué es poco razonable en este resultado? (c) ¿Qué suposiciones son poco razonables o son inconsistentes?

101 .

Un estudiante en un laboratorio de física observa un espectro de hidrógeno con una rejilla de difracción con el fin de medir las longitudes de onda de la radiación emitida. En el espectro, observa una línea amarilla y encuentra que su longitud de onda es de 589 nm. (a) Suponiendo que es parte de las series de Balmer, determine ni,ni, el número cuántico principal del estado inicial. (b) ¿Qué es lo poco razonable en este resultado? (c) ¿Qué suposiciones son poco razonables o son inconsistentes?

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