Efecto Fotoelectrico

 Introducción

El efecto fotoeléctrico es muy importante; ya que nos proporciona una fuerte evidencia experimental de la naturaleza cuántica de la luz. Cuando la luz incide sobre una superficie metálica esta puede liberar electrones desde las superficie y producir así una foto corriente. La foto corriente depende de la intensidad de la luz y de la longitud de onda incidente.

Marcoteórico

Todos los intentos por explicar el efecto fotoeléctrico utilizando la teoría ondulatoria de la luz fueron infructuosos, es así que Albert Einstein en 1905 correctamente interpreto las observaciones. Haciendo uso de las ideas cuánticas de Planck, Einstein postuló que la luz consistía en un chorro discreto de paquetes de energía, que el llamo fotones. Cada fotón posee una energía E dada por:E = h f (1)

Donde h es la constante de Planck y f es la frecuencia de la luz. Siguiendo estas suposiciones, el efecto fotoeléctrico es entonces el resultado de que cada fotón transfiera enteramente su energía a un electrón en la superficie del metal. Parte de la energía es empleada en liberar el electrón del metal, mientras que el exceso es empleado en darle energía cinética alelectrón liberado. Esto conduce a la ecuación por la cual Einstein recibió el premio Novel de Física en 1921.

h f = W + ½ m v2 (2)

La cantidad W es comúnmente llamada “la función trabajo” y depende del tipo de metal utilizado. Para cualquier metal, el valor de W en la ecuación (2) representa la energía cinética con que el electrón es eyectado.
En la ecuación (2) el fotón de energía hf debeexceder a la función trabajo W de modo que el electrón sea eyectado con energía cinética. Si la frecuencia f es menor que la frecuencia mínima (frecuencia umbral) f0, entonces no hay emisión de electrones desde la superficie.

Objetivo

Mostrar que los electrones eyectados del metal del tubo fotoeléctrico son emitidos inmediatamente que el metal es iluminado.
Concluir que la emisión deelectrones desde la superficie metálica depende del color y de la intensidad de la luz incidente.
Determinar para un color e intensidad dada la máxima cantidad de electrones eyectados
Determinar para cada color la máxima energía con que son eyectados los electrones
Determinar frecuencia umbral a partil de la cual a partir se presenta el efecto fotoeléctrico para el tubo.
Determinar a partir de lainformación de este experimento la constante de Planck.

Materiales

Ampolleta fotoeléctrica
Fuente luminosa
Filtros con distintas longitudes de onda
Fuente de Voltaje
Amperímetro
Voltímetro




Montaje




Figura 1.-


Procedimiento I
“Mostrar que los electrones eyectados del metal del tubo fotoeléctrico son emitidos inmediatamente que el metal es iluminado”

Para demostraresto, apagábamos las luces alrededor de la ampolleta, monitoreando la corriente (movimiento de electrones) con un amperímetro. La corriente obtenida era de 0 A, luego apuntábamos los haces de la fuente de luz a la ampolleta, y registrábamos un aumento instantáneo de la corriente. Probando que los electrones son emitidos inmediatamente luego que el metal es iluminado.






Procedimiento II“Concluir que la emisión de electrones desde la superficie metálica depende del color y de la intensidad de la luz incidente.”

Realizábamos un procedimiento similar al anterior, registrando la corriente con un amperímetro, y regulando la llegada de haces de luz a nuestra ampolleta. Con la diferencia de que ahora colocamos distintos filtro de color entre la fuente y la ampolleta. Para cada filtrodistinto registrábamos una corriente distinta, demostrando que el color (distinta frecuencia) afecta en la emisión de electrones.
Luego para comprobar la intensidad, variábamos la distancia a la cual colocábamos la fuente de luz respecto a la ampolleta, con esa modificábamos el frente de onda que incidía en la ampolleta. A medida que alejábamos disminuía la cantidad de haces de luz que...