Fundamentos de Física Moderna: Efecto Fotoeléctrico, Fisión Nuclear y Principio de Incertidumbre

Fundamentos de Física Cuántica y Nuclear

El Efecto Fotoeléctrico

Física Cuántica. Un rayo de luz produce el efecto fotoeléctrico en un metal.

¿Aumenta la velocidad de los electrones incrementando la intensidad de la luz incidente?

Al incrementar la intensidad de la luz incidente, no aumenta la velocidad de los electrones. Esto se debe a que, al hacerlo, lo que se aumenta es el número de fotones que inciden sobre el metal, pero estos fotones tienen la misma energía individual.

Al haber más fotones, habrá más electrones emitidos, y estos saldrán con la misma energía cinética que antes de aumentar la intensidad y, por lo tanto, con la misma velocidad.

Radiación y Desintegración Nuclear

Tipos de Radiación

Rayos Alfa (α)

• Son partículas positivas (se desvían hacia el polo negativo).
• Están formados por dos protones y dos neutrones; se les considera núcleos de Helio ($ ext{He}^{2+}$).
• Forman una radiación con poco poder de penetración.

Rayos Beta (β)

• Son partículas negativas (se desvían hacia el polo positivo), idénticas a los electrones.
• Su poder de penetración es mayor que el de las partículas alfa, pero son retenidas por una lámina delgada de metal.

Rayos Gamma (γ)

• Es radiación electromagnética.
• No se desvía al atravesar un campo eléctrico.
• Tienen un gran poder de penetración, incluso mayor que los rayos X. Para detenerla es preciso utilizar gruesas capas de hormigón.

Fisión Nuclear

¿Qué es la fisión nuclear y qué tipo de isótopos se emplean en la práctica?

Las reacciones de fisión nuclear consisten en la ruptura de un núcleo pesado para formar otros núcleos más pequeños. Por ejemplo, en la fisión del $^{235} ext{U}$, el núcleo de uranio queda excitado por la captura de un neutrón y se divide en dos núcleos, cada uno de ellos con una masa aproximadamente igual a la mitad de la masa total.

Este proceso emite varios neutrones (de dos a tres por cada núcleo fisionado), haciendo posible que estos puedan originar nuevas fisiones y provocar una reacción en cadena.

La energía desprendida en la fisión es la diferencia entre la energía de enlace de los núcleos que se forman y la energía de enlace del núcleo que se fisiona. En la práctica, se emplean los isótopos de núcleos pesados como el uranio, plutonio o el torio.

Radiactividad Natural

La radiactividad natural es el fenómeno mediante el cual el núcleo de un elemento se transforma en el núcleo de otro elemento, emitiendo partículas alfa, beta y radiación gamma.

Mecánica Cuántica Avanzada

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Enuncia el Principio de Incertidumbre de Heisenberg y aplícalo a una bola de 100 g de masa que se mueve a 30 m/s si hemos medido su velocidad con una exactitud del 0.1%.