Tarea de Física Experimental Avanzada I.

1. Considerando la relación de la velocidad de la luz, c, con la frecuencia, , y la longitud de onda, , calcula el periodo y la frecuencia de la luz cuya es 2.0x105 m.

2. Si el periodo de una onda luminosa es 2.0x10-17 s, ¿cuál es la longitud de esta onda en nanómetros?

3. Calcula el periodo de la radiación electromagnética con = 4.0x103 cm.4. ¿Cuál es la frecuencia de la luz verde cuya longitud de onda es de 500 nm.5. Considerando la relación de la energía de los fotones (“paquete de energía”) o, E, con

la constante de Planck, h (h=6.63x10-34 J s), y la frecuencia, , es E=hla energía de fotones que corresponde a la luz de frecuencia de 3.0x1015 s-1.

6. ¿Cuál es la frecuencia de la luz que corresponde a los fotones cuya energía es 5.0x10-12 J?

7. A partir de la definición de la energía dada en el problema 5, escribe la relación de la energía con la longitud de onda, , y calcula la energía de fotones con =0.05 nm.

8. Demuestra que el número de onda ν=1λ es proporcional a la energía, y calcula la

energía de los fotones cuya ν es de 2.5x10-5 cm-1.9. ¿A cuál región del espectro electromagnético corresponde la radiación cuya ν es: a) 983

cm-1, b) 3.0x104 cm-1, c) 5.0 cm-1, 8.7x104 cm-1 10. Los primeros tres niveles de energía rotacional de las moléculas de CO tienen energías

de: E1=0, E2=7.6x10-23, y E3=22.9x10-23 J/molécula. ¿Cuál es el número de onda de la luz necesario para excitar la molécula de CO desde E1 a E2?

11. El espaciamiento entre los niveles de energía rotacional es inversamente proporcional al

momento de inercia de una molécula, definido como I=μr2, donde μ=m1m2

m1+m2, entre

las dos masas. ¿Cuál de los dos compuestos siguientes tendría mayor diferencia entre los niveles de energía rotacional?

Compuesto μ Long. de enlaceNO 12.4x10-24 g 0.115 nmNaCl 23.2x10-24 g 0.236 nm

12. El modelo del oscilador armónico clásico puede aplicarse como una aproximación para cuantificar la frecuencia, la energía, la longitud de onda o el número de onda de vibración de dos átomos unidos por un enlace químico. Considerando la cuantización de la energía, una diferencia de dos niveles consecutivos de energía vibracional típica es 2.0x10-20 J. ¿Cuál número de onda de una radiación luminosa se requiere para causar una transición de 2.0x10-20 J? ¿A cuál región del espectro electromagnético corresponde la absorción de energía vibracional de este valor?

13. ¿Cuál es el orden, de menor a mayor constante de resorte, de los tres enlaces de carbono, C - C, C = C, o C ≡ C ? ¿Por qué?

14. Si se considera el modelo cuántico de la luz y su absorción por la materia, la energía

vibracional puede expresarse como E vib=(v+ 1

2 )h

2π2√ k

μm1−m2

. Donde es adimensional y

puede tomar los valores 0, 1, 2, 3, etc. La frecuencia de vibración calculada para el enlace C-H, a partir de la cte. de fuerza k=5.0 N/cm y las masas de los átomos, 20x10-24

g y 1.6x10-24 g, es 9.3x1013 s-1. ¿Cuál es el número de onda (en cm-1) de la banda fundamental de absorción (= 0 a =1) y del primer sobretono (= 0 a =2)?

15. Calcula la longitud de onda y el número de onda de la banda de absorción fundamental para C=O, suponiendo una constante de fuerza de 1.0x10 N/cm y μC=O=1.2 x 10−23 g.

16. La ciclopentanona tiene una banda de absorción intensa a ν=1750 cm-1 que corresponde al carbonilo. Supón que esta es la banda fundamental, y calcula la constante de fuerza para el carbonilo de la ciclopentanona, sabiendo que μC=O=1.2 x 10−23 g .

17. Las vibraciones de estiramiento del enlace carbono-carbono da origen a las siguientes absorciones, según sea el tipo de enlace.

C – C 7.0 mC = C 6.0 mC ≡ C 4.5 m

18. Ordena de menor a mayor constante de fuerza de las enlaces del cuadro anterior.19. Las vibraciones fundamentales de estiramiento de los enlaces C-C, C-N y C-O absorben

en las siguientes regiones:

l, m ν , cm-1C - C 7.0 1,430C - N 7.5 1,330C - O 7.8 1,280

Compara las diferencias relativas entre los niveles vibracionales= 0 y v =1 para los enlaces listados en la tabla.