fotoelectronico

Efecto fotoeléctrico
8.1 Objetivos
1. Determinar la constante de Planck h
2. Determinar la dependencia del potencial de frenado respecto de la intensidad
de la radiación incidente.
8.2 Preinforme
1. En qué consiste el efecto fotoeléctrico?
2. Cuáles son las predicciones clásicas sobre el efecto fotoeléctrico?
3. Qué es el potencial de frenado V0 ?
4. A qué se denomina frecuencia umbral ode corte f0?
5. Qué se entiende por función de trabajo w0 en el efecto fotoeléctrico?
6. Haga un gráfico teórico de la dependencia del potencial con la frecuencia e indique allí f0 y w0.
8.3 Materiales
• Equipo Pasco h/e
• Voltímetro digital
• Filtro de transmisión (Dado en porcentajes)
• Filtro para el color amarillo y verde.

Figura 8.1: Equipo PASCO h/e
8.4 Precauciones
•Encender y esperar a que la radiación observada sea intensa
8.5 Fundamento Teórico
La emisión de electrones en un material alcalino por acción de la luz se denomina
Efecto Fotoeléctrico. Por la explicación teórica de este fenómeno Albert Einstein, recibió el premio Nobel en 1921 y por su contribución experimental Robert Andrews Millikan lo obtuvo en 1923. En 1905 Albert Einstein propuso unaexplicación que relaciona la forma como depende la emisión fotoeléctrica de la frecuencia de radiación. Einstein sugirió que los electrones libres, en su interacción con la radiación electromagnética, se comportan en la forma propuesta por Max Planck, para los osciladores atómicos en relación con la radiación de cuerpo negro, según la cual cada oscilador puede absorber o emitir una cantidad de energíadiscreta, o cuanto de energía posteriormente llamado Fotón. La ecuación que proporciona la energía de un cuanto es
E = hυ (8.1)
En la cual, E es la energía absorbida o emitida en cada proceso, h una constante de proporcionalidad (posteriormente llamada constante de Planck, (h=6.625×10−34J •s ), υ la frecuencia de radiación electromagnética. Por consiguiente υ = c / λ.
donde c = 3×108m/s,es la velocidad de la radiación incidente y . su longitud de onda correspondiente.
Para Einstein cuando un fotón incide sobre una superficie metálica alcalina puede transmitir energía suficiente a un electrón para que supere la barrera de energía potencial de la superficie y se libere del metal. La energía de fotón h! debe ser mayor o igual que la función de trabajo w0, la cual es la mínimaenergía que necesita un electrón para poder escapar del metal, es decir hυ ≥ wo. En este caso, υo = wo/h, es llamada la frecuencia umbral. Esta frecuencia mínima es incompatible con la teoría ondulatoria, pues, cualquiera que sea la frecuencia de la radiación siempre ha de ser posible una emisión electrónica con una iluminación suficientemente intensa, según la teoría clásica. De acuerdo con loanterior, hυ ≥ w0.
hυ = w0.+ ½ m υ2max (8.2)
Donde ½ m υ2max es la energía cinética del electrón desprendido del metal. Esta ecuación es la celebre ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico.
La energía de los electrones emitidos aumenta linealmente con la frecuencia, pero es independiente de la intensidad de la luz.
Para efectos experimentales se emplea una fotocélula que secompone de una placa fotoemisiva llamada cátodo y un ánodo colector de carga. Cuando el cátodo se expone a una luz de frecuencia ! mayor que la frecuencia umbral !0 se produce una corriente en el circuito de la fotocélula que puede ser anulada parcial o totalmente por un potencial de frenado V0, aplicado al ánodo, tal que:
eV0 = ½ m υ2max (8.3)
De tal forma que cuando la corriente sehace igual a cero en el circuito de la fotocelda, la ecuación se transforma en la siguiente expresión:
hυ = w0 + eV0 (8.4)
8.5.1 El equipo h/e de Pasco
En el equipo PASCO los fotones emitidos por una lámpara de mercurio, se pasan por una rejilla de difracción para separar la luz emitida por la lámpara en sus diferentes colores. Estos fotones inciden sobre el cátodo de un tubo al...