Efecto fotoelectrico
Páginas: 6 (1300 palabras)
Publicado: 5 de diciembre de 2010
EFECTO FOTO ELECTRICO Y DETERMINACION DEL CUANTO DE ACCION DE PLANCK
Resumen
AL HACER INCIDIR RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA SOBRE UNA SUPERFICIE METÁLICA LA ENERGÍA DE LOS FOTONES ES TRANSMITIDA A LOS ELECTRONES DEL MATERIAL FOTOSENSIBLE IRRADIADO, SI EL FOTÓN TIENE LA ENERGÍA NECESARIA PARA EXPULSAR EL ELECTRÓN ENTONCES ESTE PUEDE SER EXTRAÍDO DEL MATERIAL CREANDO UN FLUJO DE ELECTRONES.ESTE FENÓMENO, LLAMADO EFECTO FOTOELÉCTRICO, JUNTO CON EL EFECTO COMPTON Y LA RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO SON UNA DEMOSTRACIÓN DE LA NATURALEZA CUÁNTICA DE LA LUZ.
1. Introducción.
Los fotones tienen una energía característica determinada por su longitud de onda. En el proceso de fotoemisión, si un electrón absorbe la energía de un fotón y éste último tiene más energía que la función trabajo,el electrón es arrancado del material. Si la energía del fotón es demasiado baja, el electrón no puede escapar de la superficie del material. Al aumentar la intensidad del haz no cambia la energía de los fotones constituyentes, solo cambia el número de fotones. En consecuencia, la energía de los fotones emitidos no depende de la intensidad de la luz, sino de la energía de los fotones individuales.El experimento consiste en hacer incidir radiación monocromática sobre una placa metálica semicilíndrica (cátodo) ubicada en el fototubo del Daedalon EP-05 (equipo del efecto fotoeléctrico), esto se consigue poniendo filtros (rojo, azul, verde) que proporcionan la separación espectral de la luz para las lámparas de Vapor de mercurio y Wolframio, el laser de He-Ne no lo necesita. Este aparatotiene un amplificador que permite medir la corriente cuando los electrones se desprenden del cátodo y llegan al ánodo (filamento con simetría axial al semicilindro). Se usa un reóstato para controlar la intensidad de la radiación, de modo que la fotocorriente sea aproximadamente 10 nA.
Utilizando el método derivado por Einstein se plantea que la energía de un electrón absorbido es igual a laenergía necesaria para liberar un electrón (función de trabajo) más la energía cinética del electrón emitido, esto es:
hν = eφ + (1/2)mυmax2 (1)
Donde e es la carga y m la masa del electrón, φ la función de trabajo de la superficie, υmax es la velocidad máxima de los electrones y h es una constante llamada constante de Planck.
Si se aplica una diferencia de potencial externa en sentido opuestoentre el fotocátodo emisor y colector, la corriente variará proporcionalmente y puede reducirse a cero si el potencial retardador es alto. El potencial de frenado es:
Vs = (h/e) ν – φ = (h/e)(c/λ) – φ (2) Donde c es la velocidad de la luz y λ la longitud de onda. En algunos materiales esta ecuación describe el comportamiento del efecto fotoeléctrico de manera tan sólo aproximada.Esto es así porque el estado de las superficies no es perfecto (contaminación no uniforme de la superficie externa).
El efecto fotoeléctrico fue uno de los primeros efectos físicos que mostró la dualidad onda-corpúsculo, lo que es una característica de la mecánica cuántica. La luz se comporta como ondas pudiendo producir interferencias y difracción como en el experimento de la doble rendija deThomas Young, pero intercambia energía de forma discreta en paquetes de energía, fotones, cuya energía depende de la frecuencia de la radiación electromagnética. Las ideas clásicas sobre la absorción de radiación electromagnética por un electrón sugerían que la energía es absorbida de manera continua.
2. Análisis y resultados.
Se tomaron cinco datos por cada longitud de onda luego se determinó sumedia aritmética y su respectiva desviación estándar (incertidumbre).
De la ecuación (2) se puede deducir que el potencial retardador es inversamente proporcional a la longitud de onda. Se tomarán los valores de las longitudes de onda del azul y el verde para el espectro del mercurio; el rojo, azul y verde para el wolframio y el rojo del He-Ne. De esta manera puede ser determinado el potencial...
Resumen
AL HACER INCIDIR RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA SOBRE UNA SUPERFICIE METÁLICA LA ENERGÍA DE LOS FOTONES ES TRANSMITIDA A LOS ELECTRONES DEL MATERIAL FOTOSENSIBLE IRRADIADO, SI EL FOTÓN TIENE LA ENERGÍA NECESARIA PARA EXPULSAR EL ELECTRÓN ENTONCES ESTE PUEDE SER EXTRAÍDO DEL MATERIAL CREANDO UN FLUJO DE ELECTRONES.ESTE FENÓMENO, LLAMADO EFECTO FOTOELÉCTRICO, JUNTO CON EL EFECTO COMPTON Y LA RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO SON UNA DEMOSTRACIÓN DE LA NATURALEZA CUÁNTICA DE LA LUZ.
1. Introducción.
Los fotones tienen una energía característica determinada por su longitud de onda. En el proceso de fotoemisión, si un electrón absorbe la energía de un fotón y éste último tiene más energía que la función trabajo,el electrón es arrancado del material. Si la energía del fotón es demasiado baja, el electrón no puede escapar de la superficie del material. Al aumentar la intensidad del haz no cambia la energía de los fotones constituyentes, solo cambia el número de fotones. En consecuencia, la energía de los fotones emitidos no depende de la intensidad de la luz, sino de la energía de los fotones individuales.El experimento consiste en hacer incidir radiación monocromática sobre una placa metálica semicilíndrica (cátodo) ubicada en el fototubo del Daedalon EP-05 (equipo del efecto fotoeléctrico), esto se consigue poniendo filtros (rojo, azul, verde) que proporcionan la separación espectral de la luz para las lámparas de Vapor de mercurio y Wolframio, el laser de He-Ne no lo necesita. Este aparatotiene un amplificador que permite medir la corriente cuando los electrones se desprenden del cátodo y llegan al ánodo (filamento con simetría axial al semicilindro). Se usa un reóstato para controlar la intensidad de la radiación, de modo que la fotocorriente sea aproximadamente 10 nA.
Utilizando el método derivado por Einstein se plantea que la energía de un electrón absorbido es igual a laenergía necesaria para liberar un electrón (función de trabajo) más la energía cinética del electrón emitido, esto es:
hν = eφ + (1/2)mυmax2 (1)
Donde e es la carga y m la masa del electrón, φ la función de trabajo de la superficie, υmax es la velocidad máxima de los electrones y h es una constante llamada constante de Planck.
Si se aplica una diferencia de potencial externa en sentido opuestoentre el fotocátodo emisor y colector, la corriente variará proporcionalmente y puede reducirse a cero si el potencial retardador es alto. El potencial de frenado es:
Vs = (h/e) ν – φ = (h/e)(c/λ) – φ (2) Donde c es la velocidad de la luz y λ la longitud de onda. En algunos materiales esta ecuación describe el comportamiento del efecto fotoeléctrico de manera tan sólo aproximada.Esto es así porque el estado de las superficies no es perfecto (contaminación no uniforme de la superficie externa).
El efecto fotoeléctrico fue uno de los primeros efectos físicos que mostró la dualidad onda-corpúsculo, lo que es una característica de la mecánica cuántica. La luz se comporta como ondas pudiendo producir interferencias y difracción como en el experimento de la doble rendija deThomas Young, pero intercambia energía de forma discreta en paquetes de energía, fotones, cuya energía depende de la frecuencia de la radiación electromagnética. Las ideas clásicas sobre la absorción de radiación electromagnética por un electrón sugerían que la energía es absorbida de manera continua.
2. Análisis y resultados.
Se tomaron cinco datos por cada longitud de onda luego se determinó sumedia aritmética y su respectiva desviación estándar (incertidumbre).
De la ecuación (2) se puede deducir que el potencial retardador es inversamente proporcional a la longitud de onda. Se tomarán los valores de las longitudes de onda del azul y el verde para el espectro del mercurio; el rojo, azul y verde para el wolframio y el rojo del He-Ne. De esta manera puede ser determinado el potencial...
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