Física Moderna para Quinto Grado de Secundaria

Aquí podrás descargar GRATIS la ficha de Física Moderna para Quinto Grado de Secundaria o estudiantes de 16 años. Este tema pertenece al curso de FÍSICA y lo podrás obtener de forma GRATUITA en PDF.

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Ficha de Física Moderna para Quinto Grado de SecundariaDeseamos que este material educativo de Física Moderna contribuya a la enseñanza y el aprendizaje de este importante tema.

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¿Qué Contiene este Material Educativo que te Ofrecemos?

Esta ficha de Física Moderna contiene contenidos muy importantes, así como:

  • Física Moderna
  • Actividades para desarrollar.

Ahora desarrollaremos algunos contenidos:

Física Moderna

La física moderna está más enfocada al microscópico mundo de las partículas. Estudiada desde la primera parte del siglo XX, cuando el alemán Max Planck investiga sobre el ≪cuanto≫ de energía, hasta la actualidad.

La física moderna incluye la mecánica cuántica, la física molecular, la física nuclear, la física de las partículas, la física atómica, la relatividad, la física de la materia condensada, la nanofisica y la cosmología.

Planck decía que los ≪cuantos≫ eran partículas de energía indivisibles, y que estas no eran continuas como decía la física clásica.

Por ello nace esta nueva rama ya que los temas anteriormente tratados de la física clásica no servían para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, lo que provoco dificultades para adaptarse a las nuevas ideas.

En 1905, Albert Einstein publico una serie de trabajos que revolucionaron la física, principalmente representados por ≪La dualidad onda-partícula de la luz≫ y ≪La teoría de la relatividad≫ entre otros.

Estos y los avances científicos como el descubrimiento de la existencia de otras galaxias, la superconductividad, el estudio del núcleo del átomo, y otros, permitieron lograr que años más tarde surgieran avances tecnológicos, como la invención del televisor, los rayos x, el radar, fibra óptica, el computador, etc.

La misión final de la física actual es comprender la relación que existe entre las fuerzas que rigen la naturaleza, la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas.

Efecto fotoeléctrico

Una placa de zinc recién pulida, cargada negativamente, pierde su carga si se la expone a la luz ultravioleta. Este fenómeno se llama efecto fotoeléctrico.

El efecto fotoeléctrico es el fenómeno en el que las partículas de luz llamadas fotón, impactan con los electrones de un metal arrancando sus átomos. El electrón se mueve durante el proceso, dado origen a una corriente eléctrica.

La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo XIX (1887) por Hertz y Hallwachs.

Finalmente Albert Einstein público en 1905 varios artículos entre los cuales uno trataba del efecto fotoeléctrico y por el cual recibió el premio Nobel de Física en 1922.

La unidad usual de energía a escala atómica es el electrón-volt (eV), el cual se define como la energía que adquiere un electrón cuando es acelerado por una diferencia de un voltio:

El producto del potencial por la carga es trabajo (por la definición de potencial V=W/q). El trabajo de frenado (Vo.q) debe ser suficiente para frenar a los electrones más rápidos, que son los que estaban menos ligados al metal.

La energía emitida es discontinua, va en paquetes, tal como había enunciado Plank (que sin embargo creía que se propagaba repartida en la onda, como lo suponía la teoría clásica). La aportación original de Einstein es que la energía se transmite e impacta de manera discontinua o discreta, en paquetes.

A la temperatura ambiente, los electrones más energéticos se encuentran cerca del nivel de Fermi (salvo en los semiconductores intrínsecos en los cuales no hay electrones cerca del nivel de Fermi).

Láser

Un láser (de la sigla inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente tanto espacial como temporalmente.

La coherencia espacial se corresponde con la capacidad de un haz para permanecer con un pequeño tamaño al transmitirse por el vacío en largas distancias y la coherencia temporal se relaciona con la capacidad para concentrar la emisión en un rango espectral muy estrecho.

Aplicaciones en la vida cotidiana

  • Telecomunicaciones: comunicaciones ópticas (fibra óptica), Radio Over Fiber.
  • Medicina: operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgicos, ayudas a la cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñón, operaciones de vista, operaciones odontológicas.
  • Industria: cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias precisas mediante laser.
  • Defensa: Guiado de misiles balísticos, alternativa al radar, cegando a las tropas enemigas. En el caso del Tactical High Energy Laser se está empezando a usar el láser como destructor de blancos.
  • Ingeniería civil: guiado de máquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en la topografía como mediciones de distancias en lugares inaccesibles o realización de un modelo digital del terreno (MDT).
  • Arquitectura: catalogación de patrimonio.
  • Arqueológico: documentación.
  • Investigación: espectroscopia, interferómetros laser, LIDAR, distanciometria.
  • Desarrollos en productos comerciales: impresoras láser, CD, ratones ópticos, lectores de código de barras, punteros laser, termómetros, hologramas, aplicaciones en iluminación de espectáculos.
  • Tratamientos cosméticos y cirugía estética: tratamientos de Acné, celulitis, tratamiento de las estrías, depilación.

Efecto compton

El efecto Compton es el cambio de longitud de onda de la radiación electromagnética de alta energía al ser difundida por los electrones.

Descubierto por Arthur Compton, este físico recibió el Premio Nobel de Física en 1927 por la importancia de su descubrimiento, ya que el efecto Compton constituyo la demostración final de la naturaleza cuántica de la luz tras los estudios de Planck sobre el cuerpo negro y la explicación de Albert Einstein del efecto fotoeléctrico.

 Actividades de la Ficha de Física Moderna

En este material educativo también hallaras muchos ejercicios de Física Moderna elaborados de forma especial para los estudiantes de quinto grado.

Ahora te presentaremos algunos de estos ejercicios:

  • Determina la energía en eV de un fotón cuya frecuencia es de 80 MHz (h = 4.10–15 eV)
  • La energía de un fotón de luz es 3,31 × 10–10 Halla la longitud de onda en (nm). (h = 6,62.10–34 J)
  • Fotones iguales, en número de 1020 chocan con un sistema sucesivamente uno tras otro y le entregan toda su energía. Si han elevado la energía de dicho sistema en 6,6 J, determina la frecuencia de la radiación (en Hz) (h = 6,6.10–34 J).
  • Un metal tiene una función trabajo de 12 eV. ¿Cuál es la frecuencia mínima que deben tener los fotones incidentes para que puedan arrancar electrones?
  • El umbral característico de cierto metal es 3000 A °. ¿Qué valor mínimo tendrá la energía del fotoelectrón producid (en 10–19 J)?
  • Calcula la energía de un fotón de rayos X, si s longitud de onda es 80 nm (h = 6,6.10–34s)
  • La función trabajo de un metal es 6,63.10–20 ¿Cuál debe ser la máxima longitud (en m) de la luz para que se produzca la emisión de fotoelectrones?
  • Un electrón pasa de un estado de energía E2 = 4,95 eV a otro E1 = 2,95 eV emitiendo un fotón, la frecuencia (en Hz) asociada a este fotón será.
  • En el efecto Compton, un fotón de 600 keV choca con un electrón en reposo y este adquiere una energía de 500 keV. ¿Cuál es la energía del fotón después del choque?
  • El umbral de longitud de onda para la emisión fotoeléctrica en un cierto metal es 5000 A °. ¿Qué longitud de onda debe usarse para expulsa a los electrones con una energía cinética máxima igual a la mitad de su función trabajo?
  • Se desea determinar la función de trabajo de cierta superficie metálica. Cuando usamos una lámpara de mercurio (λ = 546,1 nm) el potencial retardado de 1,72 V reduce la fotocorriente a cero. Basándose en esta medida, .cual es la función de trabajo del metal?

 Recomendamos que los estudiantes resuelvan todos los ejercicios planteados en esta ficha educativa que te brindamos, esto aportara al aprendizaje de tema importante: Física Moderna.

Recuerda que el recurso educativo que te compartimos en este artículo fue preparado de forma especial para los estudiantes de quinto de secundaria, también contamos con material educativo de los demás grados.

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