Experimento Para Determinar La Constante De Planck
Páginas: 6 (1318 palabras)
Publicado: 6 de mayo de 2012
Practica 2
Determinación fotoeléctrica de la constante de Planck
Jhon Dario Molina Toledo
e-mail: jmolinat@est.ups.edu.ec
Resumen – En este trabajo estudiamos el efecto fotoeléctrico con el fin de determinar la constante de Planck. Para ello se realizo un experimento el cual nos permitirá llegar a nuestro fin.
Índices – capacitor, efecto fotoeléctrico, fotoelectrón, Planck, potasio.Introducción
En la presente práctica mostramos un análisis experimental que nos permitirá encontrar la constante de Planck por medio del efecto fotoeléctrico. Este efecto consiste en una interacción entre un fotón y un electrón. Como resultado de dicha interacción el fotón entrega toda su energía al electrón ligado a un átomo de forma tal que este electrón es “arrancado” del núcleo, quedando deesta manera en libertad y recibiendo el nombre de fotoelectrón.
.
Desarrollo
a) Objetivos:
* Comprobación del efecto fotoeléctrico.
* Determinación de la constante de Planck h.
* Demostración de la independencia de la energía cinética de los electrones respecto de la intensidad de la luz.
b) Marco teórico:
El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Hertz en 1887 yestudiado por Lenard en 1900. Este efecto consiste en una interacción entre un fotón y un electrón. Como resultado de dicha interacción el fotón entrega toda su energía al electrón ligado a un átomo de forma tal que este electrón es “arrancado” del núcleo, quedando de esta manera en libertad y recibiendo el nombre de fotoelectrón. En 1905, Einstein utilizó la idea de Planck de la cuantización de laenergía para explicar el efecto fotoeléctrico. Sus ideas fueron expresadas en una simple relación, conocida como la ecuación fotoeléctrica de Einstein:
(1)
Donde Te es la energía cinética con la que se desprenden los electrones, φ es el trabajo necesario para que el electrón sea arrancado del núcleo y E=h.ν es la energía del fotón incidente, siendo ν la frecuencia y h la constante dePlanck.
La comprobación experimental de la teoría de Einstein era muy difícil. Experimentos cuidadosos realizados por Millikan entre 1914 y 1916 demostraron que la ecuación de Einstein era correcta y que las medidas de h coincidían con el valor encontrado por Planck. Por esta ecuación fotoeléctrica han sido concedidos dos premios Nobel: uno a Einstein en 1921 y otro a Millikan en 1923. Si seirradia luz de longitud de onda suficientemente corta pueden extraerse electrones de la superficie de determinados metales (efecto fotoeléctrico). Su energía dependerá solamente de la frecuencia ν de la luz incidente pero no de su intensidad; ésta sólo determina la cantidad de electrones extraídos. Este fenómeno contradice la física clásica y fue interpretado por primera vez en 1905 por AlbertEinstein. Él supuso que la luz consiste en un haz de partículas, los llamados fotones, cuya energía E es proporcional a la frecuencia:
E = h ⋅ ν (2)
El factor de proporcionalidad h recibe el nombre de constante de Planck y es una importante constante de la naturaleza. Según esta interpretación corpuscular de la luz, cada fotoelectrón es arrancado por un fotón y abandona el átomo con la energíacinética
Ecin = h ⋅ ν – WC (3)
Donde WC representa el trabajo necesario para que el electrón salga del metal. Este valor es distinto para cada metal.
Para determinar la constante de Planck h se hace incidir luz monocromática (o sea, de una determinada longitud de onda) sobre una celda fotoeléctrica, y se mide la energía cinética Ecin de los electrones salientes.
La figura 1 muestra elmontaje esquemático de este experimento. La luz pasa a través de un ánodo con forma de anillo (aquí un alambre de platino) e incide sobre una capa de potasio. El potasio es un buen material para hacer cátodos debido al reducido trabajo necesario para extraer electrones: los electrones de valencia se encuentran muy débilmente ligados en los metales alcalinos.
Fig. 1 Montaje esquemático de un...
Determinación fotoeléctrica de la constante de Planck
Jhon Dario Molina Toledo
e-mail: jmolinat@est.ups.edu.ec
Resumen – En este trabajo estudiamos el efecto fotoeléctrico con el fin de determinar la constante de Planck. Para ello se realizo un experimento el cual nos permitirá llegar a nuestro fin.
Índices – capacitor, efecto fotoeléctrico, fotoelectrón, Planck, potasio.Introducción
En la presente práctica mostramos un análisis experimental que nos permitirá encontrar la constante de Planck por medio del efecto fotoeléctrico. Este efecto consiste en una interacción entre un fotón y un electrón. Como resultado de dicha interacción el fotón entrega toda su energía al electrón ligado a un átomo de forma tal que este electrón es “arrancado” del núcleo, quedando deesta manera en libertad y recibiendo el nombre de fotoelectrón.
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Desarrollo
a) Objetivos:
* Comprobación del efecto fotoeléctrico.
* Determinación de la constante de Planck h.
* Demostración de la independencia de la energía cinética de los electrones respecto de la intensidad de la luz.
b) Marco teórico:
El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Hertz en 1887 yestudiado por Lenard en 1900. Este efecto consiste en una interacción entre un fotón y un electrón. Como resultado de dicha interacción el fotón entrega toda su energía al electrón ligado a un átomo de forma tal que este electrón es “arrancado” del núcleo, quedando de esta manera en libertad y recibiendo el nombre de fotoelectrón. En 1905, Einstein utilizó la idea de Planck de la cuantización de laenergía para explicar el efecto fotoeléctrico. Sus ideas fueron expresadas en una simple relación, conocida como la ecuación fotoeléctrica de Einstein:
(1)
Donde Te es la energía cinética con la que se desprenden los electrones, φ es el trabajo necesario para que el electrón sea arrancado del núcleo y E=h.ν es la energía del fotón incidente, siendo ν la frecuencia y h la constante dePlanck.
La comprobación experimental de la teoría de Einstein era muy difícil. Experimentos cuidadosos realizados por Millikan entre 1914 y 1916 demostraron que la ecuación de Einstein era correcta y que las medidas de h coincidían con el valor encontrado por Planck. Por esta ecuación fotoeléctrica han sido concedidos dos premios Nobel: uno a Einstein en 1921 y otro a Millikan en 1923. Si seirradia luz de longitud de onda suficientemente corta pueden extraerse electrones de la superficie de determinados metales (efecto fotoeléctrico). Su energía dependerá solamente de la frecuencia ν de la luz incidente pero no de su intensidad; ésta sólo determina la cantidad de electrones extraídos. Este fenómeno contradice la física clásica y fue interpretado por primera vez en 1905 por AlbertEinstein. Él supuso que la luz consiste en un haz de partículas, los llamados fotones, cuya energía E es proporcional a la frecuencia:
E = h ⋅ ν (2)
El factor de proporcionalidad h recibe el nombre de constante de Planck y es una importante constante de la naturaleza. Según esta interpretación corpuscular de la luz, cada fotoelectrón es arrancado por un fotón y abandona el átomo con la energíacinética
Ecin = h ⋅ ν – WC (3)
Donde WC representa el trabajo necesario para que el electrón salga del metal. Este valor es distinto para cada metal.
Para determinar la constante de Planck h se hace incidir luz monocromática (o sea, de una determinada longitud de onda) sobre una celda fotoeléctrica, y se mide la energía cinética Ecin de los electrones salientes.
La figura 1 muestra elmontaje esquemático de este experimento. La luz pasa a través de un ánodo con forma de anillo (aquí un alambre de platino) e incide sobre una capa de potasio. El potasio es un buen material para hacer cátodos debido al reducido trabajo necesario para extraer electrones: los electrones de valencia se encuentran muy débilmente ligados en los metales alcalinos.
Fig. 1 Montaje esquemático de un...
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