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Estructura atómica ejercicio 1 – Cálculo de la energía de diferentes fotones de radiación conociendo su frecuencia

En este primer ejercicio del tema de estructura atómica, determinaremos la energía de un fotón de radiación electromagnética a partir del valor de su frecuencia. Para ello usaremos la fórmula de Planck sobre la dualidad onda corpúsculo de la luz, que relaciona la energía del fotón con la frecuencia a partir de la constante de Planck, cuyo valor es 6,626·10^(-34) J·s. La fórmula de Planck es E = h·v, donde E es la energía, h la constante de Planck y v la frecuencia (Hz o s-1).

En concreto, determinaremos la energía de distintos fotones: radiación infrarroja, radiación visible roja y azul, radiación ultravioleta y rayos X. Veremos, además, cómo aumenta la energía de los fotones a medida que aumenta la frecuencia de la radiación electromagnética correspondiente, ya que se trata de magnitudes directamente proporcionales.

De los fotones calculados, los menos energéticos son los de radiación infrarroja y, los más energéticos, los rayos X, al menos en 4 órdenes de magnitud con respecto a los primeros. Si lo consideras necesario, puedes recordar los tipos de radiación en el vídeo dedicado al espectro electromagnético.

El enunciado completo del ejercicio es:

Calcular la energía de un fotón de los siguientes tipos de radiación electromagnética:

Luz infrarroja de 6,10·10^12 Hz

Luz roja de 4,9·10^14 Hz

Luz azul de 5,8·10^14 Hz

Luz UV de 3,0·10^15 Hz

Rayos X de 5,0·10^16 Hz

Category: Ejercicios estructura atómica and Estructura de la materia.

Tags: Radiación electromagnética.

33 Comentarios

  1. hola me parece muy bien pero tengo una pregunta como podemos calcular la radiación electromagnética que emite un generador o un transformador eléctrico simplemente sabiendo su Hz..???

    Edwin cueva, 2 Años Antes Reply

    • Hola Edwin, bienvenido. Pues imagino que exactamente de la misma manera, ya que los herzios son unidades de frecuencia, equivalen a s(-1) (segundos a la menos 1) y por eso podrías calcularlo igual. No sé si en el caso de un transformador se incluye algún otro factor corrector o algo, eso ya es más física y se me escapa un poco. De todos modos yo lo calcularía igual que las energías de este ejercicio.

      QuimiTube, 2 Años Antes Reply

  2. hola ok gracias una ultima pregunta ……este tema de la radiacion electroagnetica es un tema que llevo en la universidad y ps me has ayudado mucho a entender , he leido que la radiacion electromagnetica se puede medir en Teslas como puedo hacer ese calculo …..??????? pues estudio ing. ambiental y estoy llevando el curso de contaminacion electromagnetica …puedes ayudarme con eso te lo agradecere. :)

    edwin cueva, 2 Años Antes Reply

    • ¡Hola! Lo lamento, la verdad es que no sé cómo medir en teslas la radiación electromagnética, lo miraré y si encuentro alguna información interesante al respecto te lo comentaré.

      Mucha suerte con tus estudios de ingeniería ambiental, es un área muy bonita :)

      Un saludo

      QuimiTube, 2 Años Antes Reply

    • Vamos con la Física.-

      La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos (de ahí, la unidad de Tesla, que es la unidad del campo magnético) oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro (ésta energía se relaciona con la frecuencia).

      La radiación electromagnética se propaga por el vacío como una onda y, como tal, tiene sus parámetros característicos como son la longitud de onda y la frecuencia. En función de éstos, tenemos distintos tipos de radiación electromagnética; y su ordenación en función de la frecuencia, nos da el espectro electromagnético.

      Los campos electromagnéticos contienen energía y ésta puede ser transmitida a otros elementos que encuentren. La radiación electromagnética corresponde solamente al transporte de energía lumínica en forma de paquetes de fotones.

      La energía electromagnética se transmite a baja frecuencia en forma de incremento de la energía cinética media de las partículas con las que interacciona, es decir, simplemente genera calor.

      A partir de cierta barrera (que no es progresiva y empieza en la banda del ultravioleta medio) se genera de forma indirecta radiación ionizante, ya que la energía individual de los fotones pueden hacer a los electrones romper su barrera de potencial que los mantiene unidos al átomo.

      Por este motivo, el estar expuesto a radiaciones electromagnéticas de forma prolongada (exposición solar, simplemente), puede producir efectos nocivos para la salud.

      Un saludo.

      Ayla, 1 Año Antes Reply

  3. quiero aprende a como poder platear cada ecuacion con diferentes preguntas

    rodolfo, 1 Año Antes Reply

    • ¡Hola! No entiendo bien la cuestión, ¿me la puedes especificar un poco? Un saludo grande

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  4. por favor enséñeme maestra como lo puedo plantear hsta la teoria de plank y la de born haver por favor

    rodolfo, 1 Año Antes Reply

  5. Muchas gracias por hacer más fácil y difundir esta gran ciencia que es la química. Ya los sigo en facebook :)

    Rata biliotecaria, 1 Año Antes Reply

    • Muchas gracias y bienvenido, me alegro de que te guste y de que nos sigas en facebook :)

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  6. MUCHAS GRACIAS DE VERDAD ME ESTAS AYUDANDO MUCHOOOOOOOOOOOO GRACIA¡¡¡¡

    JAVIERA, 1 Año Antes Reply

    • ¡Me alegro mucho! Gracias por comentar y darle vida a la página :)

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  7. Hola, quisiera saber como plantear el siguiente ejercicio:

    la diferencia de los cuadrados de los números de masa y atómico es 481. Si el número de neutrones es 13. Calcular el número de masa.

    gio, 1 Año Antes Reply

    • ¡Hola! Realmente el problema es más matemático que químico, a nivel químico sólo debes saber que el número másico es la suma de los protones y los neutrones, y que el número de protones es el número atómico. Si al número másico le llamas x y al número atómico le llamas y, ya puedes plantear un sistema matemático partiendo de estos datos.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  8. disculpa como es que se pudo calcular 750 nm de la UV , como es que se da eso?, hay alguna formula?

    hugo, 1 Año Antes Reply

    • Hola Hugo, se puede determinar experimentalmente con muchos equipos capaces de medir la energía de la radiación incidente y por tanto su longitud de onda.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  9. Hola¡¡ soy nuevo y me gustaría aprender mas sobre la longitud de ondas… encontré unos problemas pero no se como resolverlos me gustaría que me ayudaran, cualquier aportacion es bien aceptada :) gracias.

    1. Los iones de Litio excitado emiten radiación a una longitud de onda de 670.8 nm: a) calcule la frecuencia y b) la energía de un fotón de esta radiación.

    a). =4.47 x 1014 s-1
    b). = 2.96 x 10-19 J/fotón.
    2. Durante la fotosíntesis, la clorofila α absorbe luz de longitud de onda de 440 nm y emite luz de longitud de onda de 670 nm. ¿De cuanta energía se dispone en la fotosíntesis a partir de la emisión y absorción de una mol de fotones? Recuerda que una mol = Numero de Avogadro.

    3. El ceso se utiliza con frecuencia en “los ojos eléctricos” para la apertura automática de puertas como una aplicación del efecto fotoeléctrico. La cantidad de energía que se requiere para ionizar (eliminar el electrón de) un átomo de cesio de 3.89 electrón volt ()1 eV = 1.60 x 10-19 J.
    a). Demuestre, por cálculo, si un rayo de luz amarilla de longitud de onda de 5830 Angstroms causaría la ionización del átomo de cesio.

    b) ¿Cuál sería la longitud de onda en nanómetros, de la luz con la energía suficiente para ionizar un átomo de cesio. ¿De qué color sería la luz?

    4. El átomo de Hidrogeno absorbe energía para que los electrones se exciten al nivel energético:
    n = 7. Por lo consiguiente los electrones experimentan las siguientes transiciones :
    de n = 7 n = 1, de n = 7 a n = 2, de n = 2 a n = 1; para estos movimientos proporcionar la siguiente información: ¿Cuál de estas transiciones producirá un fotón con: a) la menor energía, b) la mayor frecuencia, c) la longitud de onda más corta? Cuál es la frecuencia de un fotón que se mueve de n = 6 a n = 1

    5. ¿Cuál es la velocidad de una partícula α (un núcleo de Helio) que tiene una longitud de onda De Broglie de 529 nm?

    Said, 1 Año Antes Reply

    • Hola Said, espero que comprendas que no es posible que te resolvamos los problemas. En primer lugar por falta de tiempo, y en segundo lugar porque se trata de que con nuestro material seas capaz de aplicarlo a la resolución de tus tareas. De hecho, todos los ejercicios de estructura de la materia que tenemos resueltos tratan sobre estos mismos temas que tú planteas y muchos son prácticamente iguales. Te sugiero que veas todos estos ejercicios y los intentes aplicar a los tuyos. Son los siguientes:

      http://www.quimitube.com/ejercicios-estructura-atomica/

      Saludos y ánimo con tu tarea.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  10. Hola, una pregunta:
    ¿Que es más dañino?
    ¿Fotones con alta energia o con baja energia?

    Jose, 1 Año Antes Reply

    • Hola:

      Generalmente son más dañinos fotones de alta energía. Por ejemplo, las llamadas radiaciones ionizantes, que suelen incluir los rayos X y los rayos gamma, son fotones altamente energéticos porque su longitud de onda es muy corta (la relación energía-longitud de onda es inversamente proporcional). Las ondas de radio o las microondas, por ejemplo, que son menos energéticas, no constituyen semejante peligro.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  11. Hola, tengo una pregunta como puedo saber que foton poseemas energia a simple vista, ejemplo que foton tiene mas energia el verde o el rojo? algo asi y porque, es porque a mayor energia mayor la frecuencia?

    Mónica Imer, 1 Año Antes Reply

    • ¡Hola! Efectivamente los fotones con mayor frecuencia son los más energéticos, ya que la frecuencia y la energía son directamente proporcionales. Para saber de forma rápida cuál será más energético, te conviene tener delante un esquema de las distintas radiaciones que vayan de menos energético a más energético, o tenerlo en mente cuando quieras hacer la deducción. Si estás en el espectro visible, como tu pregunta del verde y del rojo, debes saber que el rojo es el menos energético (porque los infrarrojos son menos energéticos que el visible) y los azules y violetas más energéticos (porque los rayos ultravioletas por encima del visible son más energéticos que los infrarrojos).

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  12. que tal quisiera saber si se puede medir la intencidad de la luz o energia luminosa sabiendo la frecuencia y gracias por los videos me han ayudado mucho

    joseph, 1 Año Antes Reply

    • ¡Hola! La energía la puedes calcular conociendo la frecuencia, ya que la relación entre ambas magnitudes es E = h·v, siendo E la energía, h la constante de Planck y v la frecuencia. En cuanto a la intensidad de la radiación luminosa, es el flujo luminoso por unidad de ángulo sólido, aquí tienes más información: http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_luminosa

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  13. Hola, Como podria hallar la longitud de onda sabiendo la energia del foton, y sabiendo la frecuencia, debo ultilizar la formula
    Longitud de onda = Kplanck/Momentum pero no se como hallar el momentum

    Ivan Dario, 2 Mess Antes Reply

    • ¡Hola! La frecuencia es igual a c/landa (velocidad de la luz dividido por longitud de onda) por lo que puedes aplicar la fórmula siguiente:
      E = h·(c/landa)
      Luego puedes despejar landa, y te quedará:
      landa = h·c/E

      QuimiTube, 2 Mess Antes Reply

  14. disculpa me urge saber cual es el resultado de esta ecuacion enserio me urge por favor
    Se activa un láser de diodos con una longitud de onda de 785 nm durante un periodo de 1.00 min. Durante ese tiempo el láser emite una señal con una energía total de 31.0 J. ¿Cuántos fotones se emitieron?

    Seleccione una:

    A. 8.93 x 10 ^ -12

    B. 1.22 x 10 ^ 20

    C. 132 x 10 ^ 34

    D. 7.36 x 10 ^ 21

    E. 6.52 x 10 ^ 20

    andrei sauceda, 2 Mess Antes Reply

    • Hola Andrei, te doy algunas orientaciones (como comprenderás nosotros no podemos hacer vuestros ejercicios y menos con urgencia). Debes calcular la energía de un fotón conociendo la longitud de onda, tal y como hacemos en este vídeo, ya que puedes usar la fórmula E = (h·c)/landa. Una vez que tengas esa energía de 1 fotón basta que dividas la energía total, 31,0 J, por la energía de 1 solo fotón y tendrás los fotones emitidos. Un saludo.

      QuimiTube, 2 Mess Antes Reply

  15. Hola, disculpa! La verdad estoy muy perdida, necesito hallar la energía total del pulso, sabiendo que un láser emite un pulso de energía que contiene 5.0 X 10^17 fotones, en serio te agradezco que me ayudes…

    Melisa, 1 Mes Antes Reply

    • ¡Hola Melisa! Necesitas saber la frecuencia o la longitud de onda de la radiación emitida. Una vez que sepas eso podrás calcular la energía de un fotón tal y como hacemos en este vídeo. Cuando tengas la energía de un solo fotón, bastará que multipliques por el total de fotones, 5,0×10^17 para saber la energía total del pulso. Un saludo.

      QuimiTube, 1 Mes Antes Reply

  16. mira estos son ejericios de biologia si me podrias ayudar: !)dibujar una onda con una lambda de 4 metros y amplitud de 2 metros. 2) segun la onda del primer punto clacular la frecuencia si t es iguala 5 seg y el periodo si f es igual a 100 Hz 3) suponiendo que la onda del punto 1 tiene un periodo de 3 seg calcule la velocidad de la onda

    angie gonzalez, 3 Semanas Antes Reply

    • Hola Angie. Para hacer el dibujo tienes que tener en cuenta que la amplitud es lo que debes dibujar en el eje y (el eje vertical) y la longitud de onda en el eje x. Así podrás dibujarlo. En cuanto a los otros ejercicios tienes que aplicar las relaciones que hay entre frecuencia, longitud de onda… Aquí puedes verlas:
      http://www.quimitube.com/videos/introduccion-radiacion-electromagnetica

      QuimiTube, 3 Semanas Antes Reply


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