Efecto Fotoel Ctrico

Efecto Fotoeléctrico
Realizado por Pedro Quesada Miguel
Introducción
El objetivo de esta práctica es el de demostrar el efecto fotoeléctrico, además de demostrar algunas de las características del efecto fotoeléctrico, como el trabajo de extracción, el umbral fotoeléctrico y determinar el valor de la constante de Planck.
Material
Para esta práctica utilizaremos los siguientes materiales:
1)Celula fotoeléctrica, amplificador de señal y un voltímetro.
2) Lámparas de Cd, Na, Ne, He y Hg, que utilizaremos dependiendo de la longitud de onda que escojamos.
3) Fuente de alimentación de las lámparas.
4) Juego de filtros para escoger la longitud de onda adecuada.

Fundamentos Teóricos

Cuando luz monocromática incide sobre un cátodo de material fotosensible, este emite electrones con unaenergía cinética que depende de la longitud de onda de la luz incidente y del tipo de material del cátodo. A este proceso se le denomina Efecto Fotoeléctrico y los fotones emitidos desde el cátodo se denominan fotoelectrones.
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.
ParaEinstein 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 hν debe ser mayor o igual que la función de trabajo w0, la cual es la mínima energía que necesita un electrón para poder escapar del metal, es decir hν ≥ w0. En este caso, νo= w0/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. Por lo tanto, Einstein construyó su más célebre ecuación para explicar este hecho: . Donde es la energía cinéticadel electrón desprendido del metal.
Estos hechos descritos arriba nos dan la evidencia más fuerte de que el campo eléctrico es cuantizado. Estos no pueden ser explicados en términos de una distribución energética continua en el campo de radiación, pero se asume que el campo consiste de “cuantos" de energía donde es la frecuencia de la radiación y h es la constante de Planck. Estos cuantosson llamados fotones.

Otra de las características más importantes del Efecto Fotoeléctrico es la siguiente:
La Energía de los electrones emitidos aumenta linealmente con la frecuencia, pero es independiente de la intensidad de la luz.

Para nuestro experimento emplearemos una fotocélula que se compone de una placa fotoemisiva llamada cátodo y un ánodo que colector de carga.

Experimento
1) Elprimer objetivo directo del experimento es el de determinar el valor de la Constante de Planck, y comparar su valor con el real.
Para determinar su valor tenemos que ir tomando datos del voltaje que nos proporciona el voltímetro. Estas tensiones son generadas para una longitud de onda determinada, para lo cual utilizaremos las lámparas adecuadas para escoger las longitudes de onda mas intensas. Cuandolas hayamos escogido, tenemos que emplear los filtros, de tal manera que para nuestra longitud de onda escogida el filtro debe transmitir bien la luz incidente.

Siguiendo lo anterior, obtenemos 10 combinaciones de tensiones y longitudes de onda. Estas son las combinaciones que utilicé para la práctica:



Lampara
Filtro
Ne
Ne
Ne
Cd
Na
Hg
Hg
Hg
He
He

8
13
14
12
9
1
6
8
3
9

A partir deestas combinaciones tomamos las medidas de la tensión aplicada:
Lampara
Vmax (V)
λmax (nm)
Ne
2.03
614.31
Ne
1.98
633.44
Ne
1.58
724.51
Cd
2.07
643.85
Na
2.01
589.00
Hg
4.12
365.02
Hg
3.68
435.84
Hg
3.02
546.07
He
3.55
388.87
He
2.43
587.56
Con estos datos y tomando operaciones elementales( , )podemos determinar experimentalmente el valor de H. Donde Qe es la carga del electrón.

Valor de Hex...