SOLUCIÓN DE EJERCICIOS
FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA – SERWAY
SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 42 FÍSICA SERWAY
48. La cantidad N de átomos en un estado en particular se conoce como la población de este estado. Esta cantidad depende de la energía del estado y de la temperatura. En condiciones de equilibrio térmico, la población de átomos en un estado de energía En se obtiene a partir de la expresión de distribución de Boltzmann en donde T es la temperatura absoluta y Ng es la población del estado fundamental, con energía Eg. Para simplificar el análisis, suponga que cada nivel de energía sólo tiene un estado cuántico asociado. a) Antes de conectar la energía, los átomos de neón del láser se encuentran en equilibrio térmico, a 27.0°C. Encuentre la relación de equilibrio para la población de los estados E3* y E2 que aparecen en la fi gura 42.29. El láser funciona gracias a una ingeniosa producción artificial de una “inversión de población” entre los estados de energía superiores e inferiores del átomo involucrados en su transición. Esto significa que existen más átomos en un estado superior de excitación que en los estados inferiores. Considere una transición de láser helio-neón a 632.8 nm. Suponga que hay una incidencia 2% mayor de átomos en el estado superior que en el inferior. b) Con el fin de demostrar lo poco natural de esta situación, encuentre la temperatura a la cual la distribución de Boltzmann describe una inversión de población de 2.00%. c) ¿Por qué no ocurren de manera natural situaciones como ésta?
Solución:
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