Efecto Fotoeléctrico-S1999A2
Si se ilumina con luz de 300nm la superficie de un material fotoeléctrico, el potencial de frenado vale 1,2V. El potencial de frenado se reduce a 0,6V por oxidación del material. Determina:
a) La variación de la energía cinética máxima de los electrones emitidos
b) La variación de la función de trabajo del material y de la frecuencia umbral.
Datos: e=1,6.10-19C; c=3.108m/s; h=6,63.10-34J.s
Solución:
Es posible producir una corriente eléctrica iluminando determinados materiales con la radiación electromagnética adecuada. Según demostró Einstein, la energía de los fotones que constituyen la radiación electromagnética se emplea primero en arrancar los electrones y después en acelerarlos: Eγ = Eo + Ec
El potencial de frenado es el potencial que debo aplicar para detener los electrones que han sido acelerados por una radiación electromagnética, de modo que: -ΔEp=ΔEc –> -q.ΔV = ΔEc
Ec(caso 1 ) = q.1,2 = 1,6.10-19.1,2 = 1,92.10-19J
Ec(caso 2 ) =q.0,6 = 1,6.10-19.0,6 = 9,6.10-20J
Ec(caso 1) – Ec(caso 2) = 9,6.10-20J=0,6 eV
b) Se define función de trabajo o energía umbral como la energía mínima que debe tener un fotón para ser capaz de producir efecto fotoeléctrico, es decir, para ser capaz de arrancar un electrón.
Si la radiación electromagnética tiene una λ=300nm=300.10-9m –> Eγ = hc/λ = 6,63.10-19J
Utilizando la Ec obtenida en el apartado anterior:
Eo = Eγ – Ec; E=h.ν
Eo ( caso 1 ) = 4,71.10-19J; νo(caso 1) = Eo/h = 7,10.1014 Hz
Eo ( caso 2 ) = 5,67.10-19J; νo(caso 2) = Eo/h = 8,55.1014 Hz
Eo ( caso 2 ) – Eo ( caso 1 ) = 9,6.10-20J
νo(caso 2) – νo(caso 1) = 1,45.1014 Hz
Tags: efecto fotoeléctrico, función de trabajo, potencial de frenado
