3.1 la luz

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3.1 la luz

  1. 1. Química 110 Unidad III: Teoría Cuántica yEstructura Electrónica de los Átomos
  2. 2. IntroduciónLos microscopios de luz Natural pueden magnificar objetos hasta unas 1,500veces su tamaño normal. Los microscopios electrónicos pueden magnificar unobjeto hasta unas 1,000,000 veces. Por qué pueden los microscopios electrónicosmagnificar una imagen tantas veces?La resolución de un microscopio depende de la longitudes de onda de la luzutilizada. A menor longitud de onda, mayor capacidad de magnificación. La luz esuna onda y, como tal, tiene una longitud de onda asociada a ella. La longitud deonda de la luz visible, o sea la que puede ser detectada por el ojo, varía de 700nm a 400 nm.Uno de los más grandes descubrimientos de la ciencia moderna es haber llegadoa la conclusión que los electrones también se comportan como ondas. Sinembargo, la longitud de ondas de los electrones es mucho, muchísimo más corta,alrededor de 0.5 a 1 nm. Esto permite a los microscopios electrónicos magnificarentre 600–700 veces más que los microscopios eléctricos. Esto nos permite vercosas aún más pequeñas en un mundo que es invisible al ojo humano.
  3. 3. Introdución(a) Un microscopio de luz natural puede magnificar hasta 1,500 veces. (b) Un microscopio electrónico puede magnificar hasta 1,000,000 veces. (c) El virus de la gripe en una imagen de un microscopio electrónico. El virus tiene un diámetro de 100 nm.© Thinkstock
  4. 4. Enigmas del Átomo• El modelo de Rutherford no explica como los electrones se mantienen alrededor del núcleo.• Por qué no son atraídos hacia el núcleo.• El comportamiento químico de algunos elementos que reaccionan violentamente.• Algunos elementos emiten luz visible al ser calentados por una llama.El comportamiento químico está determinado por la distribución electrónica del átomo.
  5. 5. Naturaleza Dual de la Luz• Por qué los objetos calentados emiten sólo ciertas frecuencias de luz?• Por qué los metales emiten luz cuando cierta específica frecuencia los impacta.
  6. 6. Naturaleza Dual de la LuzLa longitud de onda emitida al calentar un metal, como el hierro mostrado,depende de la temperatura. A la temperatura ambiente el hierro es gris.Cuando se calienta, primero se torna rojo y luego anaranjado brillante.
  7. 7. Naturaleza Dual de la LuzEl efecto fotoeléctricoocurre cuando una luz adeterminada frecuencia chocaen la superficie metálicadesprendiendo electrones.Cuando la intensidad de la luzaumenta el número deelectrones desprendidosaumenta. Cuando la frecuenciade la luz aumenta también lohace la energía de loselectrones desprendidos.Este efecto es la base de lasceldas fotovoltaicas queconvierten la energía de luz enenergía eléctrica.
  8. 8. Naturaleza Dual de la Luz• El modelo de ondas predice que dado suficiente tiempo, aún una luz con baja frecuencia y energía acumularía suficiente energía para extraer foto- electrones de la superficie metálica. En la realidad esto no es cierto. Por ejemplo, no importa por cuanto tiempo ni que tan brillante sea una luz si su frecuencia es menor de 1.14 x1015 Hz, no extrae foto-electrones de la plata. Pero aún la luz más tenue con igual o superior frecuencia extraerá los fotones de la plata.
  9. 9. Naturaleza Dual de la Luz• Para explicar el efecto fotoeléctrico, Albert Einstein propuso en 1905 la naturaleza dual de la luz. Un has de luz tiene propiedades de ondas y de partículas. La luz es un chorro de paquetes de energía llamados fotones. Ratificando la idea de Planck. Einstein ganó el premio nobel de Física en 1921 por este trabajo.
  10. 10. La LuzObjetivos•Describir la luz en función de su longitud deonda y su frecuencia.•Describir la luz cómo una partícula de energía.La Luz es una onda de radiación electromagnética.Longitud (ʎ) es la distancia más corta entre puntosequivalentes de una onda continua.Frecuencia (ν) número de ondas que pasan por unpunto dado en un segundo.
  11. 11. La Luz
  12. 12. La Luz(a) Longitud de onda (λ), frecuencia (ν,Hz), y amplitud son características de unaonda. (b) La onda con la menor longitudtiene la mayor frecuencia ( longitudes porunidad de tiempo). Dos ondas con lamisma frecuencia y longitud, la que tengamayor amplitud tendrá más energía.
  13. 13. La Luz• Una propiedad de ondas es que su velocidad es igual a su longitud por su frecuencia. V = ʎν• La velocidad de la luz (c ) fue medida y es alrededor de 3.00 x 108 m/s como es constante, indica que la longitud de onda y la frecuencia de la luz están relacionadas. C = ʎν
  14. 14. La LuzEjemplo1. Cuál es la frecuencia de la luz si su longitud es 55 × 10−7 m?
  15. 15. La LuzEjemplo1. Cuál es la frecuencia de la luz si su longitud es 55 × 10−7 m?Solución:C = ʎν ν = c/ʎν = (3.00 X 108 m/s)/55 × 10−7 mν = 5.41×1014 s−1 ν = 5.41×1014 Hertz
  16. 16. La LuzEjemplo2. Cuál es la longitud de la luz cuya frecuencia es 1.55 × 1010 s−1?
  17. 17. La LuzEjemplo2. Cuál es la longitud de la luz cuya frecuencia es 1.55 × 1010 s−1?Solución:C =ʎν ʎ = c/ν ʎ = (3.00 X 108 m/s)/1.55 × 1010 s−1 ʎ = 0.0194 m, ó 19.4 mm
  18. 18. La Luz• La luz se comporta como paquetes de energía que son proporcionales a su frecuencia. E = hν – E: energía – ν: frecuencia – h: constante de Planck h = 6.626 × 10−34 J·s• La constante de Planck es una de las constantes universales, al igual que la velocidad de la luz.
  19. 19. La LuzEjemplo1. Cuál es la energía de la luz cuya frecuencia es 1.55 × 1010 s−1?
  20. 20. La LuzEjemplo1. Cuál es la energía de la luz cuya frecuencia es 1.55 × 1010 s−1?Solución:E = hνE = (6.626 × 10−34 J·s)(1.55 × 1010 s−1 )E = 1.03 × 10−23 J
  21. 21. La LuzEjemplo2. Cuál es la frecuencia de la luz cuya energía es 4.156 × 10−20 J?
  22. 22. La LuzEjemplo2. Cuál es la frecuencia de la luz cuya energía es 4.156 × 10−20 J?Solución:ν = E/hν = 4.156 × 10−20 J / 6.626 × 10−34 J·sν = 6.27 × 1013 s−1
  23. 23. La Luz• Fotón nombre de la onda de luz que actúa como partícula.• Espectro Electromagnético todos los posibles valores de frecuencia, longitud y energía que pueda tener una onda de luz.
  24. 24. La LuzEste diagrama muestra los rangos de longitud y frecuencia del espectro deradiación electromagnética. La porción visible del espectro electromagnético esla delgada región con longitud de ondas entre 400 y 700 nm.
  25. 25. La Luz• Cuál deAutoevaluación1. Cuál de los siguientes usa el efecto fotoeléctrico? a. Baterías solares b. Baterías de hidrógeno c. Baterías alcalinas d. Motores diesel
  26. 26. La Luz• Cuál deAutoevaluación2. Cuál es la energía de un fotón de luz de una emisión dehidrógeno de 656 nm? Use h= 6.626 x 10-34 J·s y c = 3.00 x 108m/s a. 1.30 x 10-31 J b. 1.45 x 10-48 J c. 3.30 x 1018 J d. 3.03 x 10-19 J
  27. 27. La Luz• Cuál deAutoevaluación 3. Cuál de los fotones de las siguientes ondas electromagnéticastiene mayor energía? a. Microondas b. Infrarrojos c. Rayos X d. Ultravioletas
  28. 28. La Luz• Cuál deAutoevaluación4. Cuál es la longitud de onda de la radio cuya frecuencia es3.75 x 107 Hz? a. 0.08 m b. 0.8 m c. 8.0 m d. 80 m
  29. 29. La Luz• Cuál deAutoevaluación5. La longitud de una onda se mide: a. De cresta a cresta. b. De la cresta a la mayor depresión. c. Del origen a la cresta. d. Del origen a la mayor depresión.
  30. 30. La Luz Resumiendo •La luz actúa como onda con longitud y frecuencia. •La longitud y la frecuencia de la luz están relacionadas mediante la velocidad de la luz que es una constante. •La luz actúa como partícula de energía, cuyo valor es proporcional a la frecuencia.https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yd3FEWFRfWlJzZTg

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