Efecto foto electrico

Efecto fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico es la emisión de una placa metálica expuesta a la luz de ciertas frecuencias. Este efecto estudia usando un circuito de fotocelda. Dos electrodos metálicos se encuentran cerrados en un túbulo vacío hecho en cuarzo. Uno de los electrodos está cubierto de zinc. Entre los electrodos se aplica una diferencia de potencial. También se incluye en elcircuito un revisor variable .Con este resistor se puede variar la diferencia de potencial.
En ausencia de la luz no fluye corriente por el circuito. Cuando sobre el electrodo de zinc cae luz de la frecuencia adecuada, fluye una corriente de circuito. La luz hace que los electrones se separen de la placa de zinc. Estos electrones se mueven hacia las placa positiva. Así se emplea el circuito. Loselectrones que salen de la placa metálica debido a la luz, se llaman fotoelectrones. Los fotoelectrones son iguales a los demás electrones.
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Para que se emitan electrones de la placa de zinc se necesita una luz incidente de una cierta frecuencia mínima. Esta frecuencia mínima varía con la naturaleza de la placa y se llama frecuencia de umbral de metal. La luz que tenga una frecuenciainferior a f°, no saca electrones de metal, no importa lo grande que sea su intensidad. Por otra parte, la luz de la frecuencia de umbral, o más alta hace que los electrones dejen el metal inmediatamente ya sea, aunque la luz sea muy débil. Deacuerdo con la teoría ondulatoria de la luz esto no debería suceder. Una luz intensa significa más energía a lo largo del frente de la onda. Por ello serían máslos electrones que dejarían la placa. Si pensamos en la luz como fotones, la frecuencia de umbral se explica fácilmente. Los fotones con frecuencia inferior a f° no tienen bastante energía para dar la energía suficiente para escapar del metal, ni siquiera a los electrones que se pueden sacar fácilmente de la superficie.
Cuando la luz de frecuencia superior a f° choca con la placa de zinc en un tubovacío, los electrones se mueven a lo largo del tubo con mayor energía cinética. Los electrones emitidos desde la superficie del zinc, tienen energía más alta. Los electrones se emiten desde debajo de la superficie tienen energía más baja. Se puede medir la energía cinética que tienen los electrones que están animados con la energía máxima. Para hacerlo, se aplica una diferencia del potencial altubo. Esto es, la placa de zinc que queda ligeramente positiva y la otra placa metálica queda ligeramente negativa. El voltaje tiende a evitar que los electrones dejen la placa de zinc. Se aumenta la diferencia del potencial, hasta que ninguno de los electrones tenga suficiente energía para moverse atraves del tubo. La diferencia del potencial correspondiente es el potencial de detención. Se haceun trabajo para detener a los electrones que tienen la energía cinética máxima. El trabajo hecho igual a la energía cinética máxima de estos electrones, y está dado por la ecuación:
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Aquí Vo es el potencial de detención en volts (J/C) y e es la carga de electrón. El trabajo sobre los electrones que tengan la energía cinética máxima se hace a expensas de los fotones que caen sobre elmetal. La suma del trabajo realizado para detener los electrones, y el trabajo hecho para liberar los electrones de la superficie del metal, representan la energía de los fotones que caen sobre el metal.
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Al incidir la luz sobre una superficie metálica, en ciertas condiciones, esta emite electrones. Considérese que en un fotón de energía hf al electrón llamado Wmin a la energía mínima que seprecisa para liberar al electrón de la superficie, la máxima energía cinética
[pic] del electron emitido viene dado por la ecuación fotoeléctrica de Einstein:
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La energía del electrón emitido también se puede calcular hallando la diferencia de potencial V que debe aplicar para detener su movimiento es decir
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Dada una superficie cualquiera, la longitud de onda de la luz incidente...