ANEXO I

Test de aprendizaje conceptual esencial sobre Física cuántica introductoria dirigido a estudiantes de carreras de ingeniería (QPCT-UC-1.1).

Orientaciones iniciales:

La contestación de este cuestionario es un acto totalmente voluntario, por lo que ante todo le agradecemos su valiosa colaboración.

Esta consulta es anónima, de modo que su respuesta individual no podrá ser usada por el profesor para determinar la calificación que usted alcance finalmente dentro del curso asociado de Física cuántica.

Trate de responder todas las preguntas. Si considera que alguna situación no fue explícitamente tratada en su curso, no se preocupe, simplemente esmérese en encontrar la respuesta adecuada basándose en lo que usted sabe y puede deducir.

El tiempo que usted invertirá en responder las interrogantes que se le presentan oscila entre 20 y 30 minutos aproximadamente.

Declare su género: M ____  F ____

1- En una celda fotoeléctrica típica y conectada en polarización directa se hace incidir sobre el metal de su cátodo la radiación proveniente de una fuente de radiación de frecuencia variable. En un primer caso, el comportamiento obtenido de la intensidad de corriente fotoeléctrica (i) con respecto a la frecuencia de la radiación (ע), se muestra en la gráfica siguiente.

En un segundo caso, se procede a aumentar la intensidad de la radiación incidente. De los gráficos expuestos a continuación (A, B, C y D), marque sobre el espacio subrayado, lo que considere que se corresponde con el segundo caso estudiado.

 

2. De lo que se afirma a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado, lo que considere coherente con la teoría corpuscular que explica los hechos experimentales observados para el efecto fotoeléctrico.

A. El desprendimiento de cada electrón se produce sólo cuando sobre él chocan simultáneamente varios fotones. ______

B. La frecuencia de corte se explica argumentando que a frecuencias inferiores cada fotón no tiene energía suficiente para liberar un electrón. _____

C. Cada fotón incidente le transfiere sólo una pequeña fracción de su energía al electrón desprendido.  _____

D. El valor de la intensidad luminosa que se hace llegar al metal del cátodo queda precisado al conocer la energía de cada fotón incidente. _____

3. El diagrama de la figura siguiente muestra niveles energéticos electrónicos en un átomo que posee un electrón en el nivel de energía Em como se indica. Se sabe que cuando el electrón transita del nivel de energía Em al En, se emite luz.

De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto en relación al caso de que la diferencia de energía entre los niveles m y n fuera mayor.

A. Se emiten más fotones. ____

B. Aumenta la longitud de onda de la radiación emitida. ____

C. Disminuye la longitud de onda de la radiación emitida. ____

D. Más de una de las respuestas anteriormente citadas son correctas. ____

4. Un electrón dentro de un átomo que tiene el diagrama de niveles de energía que se muestra en la figura siguiente, se encuentra en el estado de energía E1 como se indica.

De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto para la pregunta: ¿partiendo del estado en que se encuentra, cuál es la mínima energía que este electrón puede absorber a través de un fotón?

A. E1 ____

B. E2 ____

C. E2 - E1 ____

D. E3 - E1 ____

5. Considere la situación en que un electrón y un neutrón se mueven con la misma velocidad. De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto para la pregunta: ¿cómo serán comparativamente las longitudes de onda de De Broglie (λ) de dichas partículas?

A.  λ neutrón  > λ electrón   ______

B.  λ neutrón <  λ electrón   ______

C.  λ neutrón =  λ electrón   ______

D.  λ neutrón =  -λ electrón  ______

6. Una partícula cuántica viaja de izquierda a derecha con energía total constante (E0), en una región donde la energía potencial (U) es como se muestra en la figura siguiente.

De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto en relación a la situación anteriormente descrita.

A. La longitud de onda de De Broglie de la partícula aumentará. ____

B. La longitud de onda de De Broglie de la partícula disminuirá.  ____

C. La longitud de onda de De Broglie de la partícula permanecerá invariable. ____

D. Más de una de las respuestas anteriores son correctas. ____

7. De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto como complementación de la afirmación siguiente.

Según la relación de incertidumbre de Heisenberg, a medida que más se sabe acerca de la posición de un electrón, menos se sabe acerca de:

A. Su velocidad ____

B. Su cantidad de movimiento lineal ____

C. Su energía cinética ____

D. Todas las magnitudes anteriores ____

8. De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto para la pregunta: ¿por qué no se suele usar la relación de incertidumbre en objetos del macromundo como pelotas de tenis o automóviles?

A. Porque en la física de macrocuerpos, la incertidumbre de cualquier medición siempre puede reducirse infinitamente usando instrumentos de mayor sensibilidad o precisión. ____

B. Porque los objetos del macromundo en cualquier instante de tiempo tienen una posición y una cantidad de movimiento lineal que con suficiente cuidado se pueden medir simultáneamente con ilimitada precisión. ____

C. Porque los objetos del macromundo cumplen las leyes de Newton del movimiento, para las cuales la relación de incertidumbre no es válida. ____

D. Porque aunque la relación de Heisenberg es válida para objetos del macromundo, en estos casos las incertidumbres determinadas por esta relación resultan despreciables respecto de los valores de las magnitudes a las cuales afectan. ____

9. El electrón en un átomo de hidrógeno está en su estado básico. Considere que experimentalmente se determina o mide la distancia entre el electrón y el núcleo. De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto para la pregunta: ¿qué será el resultado de tal determinación o medición?

A. La distancia correspondiente al denominado radio de Bohr. ____

B. Con igual probabilidad, cualquier valor de distancia desde cero hasta infinito. ____

C. Más probablemente el radio de Bohr, pero hay infinidad de otras distancias posibles. ____

D. Con igual probabilidad, cualquier distancia comprendida dentro de un intervalo que va desde la mitad del radio de Bohr hasta el doble de dicho radio. ____

10. Considere que en la figura siguiente Ψ(x) representa para cierto instante, la parte espacial, unidimensional (y puramente real en sentido matemático) de la función de onda para una partícula; y además, que las etiquetas I, II, y III, indican regiones de igual espesor dx.

De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto para la relación que existe entre las probabilidades (P) de encontrar a la partícula en las regiones que se citan.

A. P (III) > P (I) > P (II) ____

B. P (II) > P (I) > P (III) ____

C. P (II) > P (III) > P (I) ____

D. P (I) > P (II) > P (III) ____

11. De las afirmaciones que se exponen a continuación (A, B, C y D), marque con una cruz sobre el espacio subrayado lo que considere correcto como complementación de la afirmación siguiente. Cuando un electrón de energía total inicial Eo  se infiltra (experimenta efecto túnel) a través de una barrera rectangular de energía potencial cuya altura U es mayor que Eo, la energía total final de dicho electrón Ef resulta:

A. Ef  > Eo   ____

B. Ef  = Eo   ____

C. Ef  <  Eo  ____

D. Ef  =  U - Eo  ____