Efecto Fotoelectrico

GUIA DE LABORATORIO DEL EFECTO FOTOELÉCTRICO
INGENIERÍA FÍSICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES

Objetivo general
Determinar la constante de Planck ℏ.
Estudiar los modelos que explican el desprendimiento de los electrones desde un metal por efectos de la radiación electromagnética.
Objetivos específicos
Determinar las longitudes de onda para cada filtro
Estudiar elcomportamiento de la intensidad de la radiación incidente sobre el metal en función del voltaje de frenado.
Estudiar el comportamiento del voltaje de frenado en función de la frecuencia de la radiación incidente sobre el metal.
Consultas previas al desarrollo de la práctica
1. ¿Qué es la difracción de Fraunhofer?
2. ¿A que se le denomina el potencial de frenado para los electrones?
3. ¿Aque se le denomina el potencial de aceleración para los electrones?
4. ¿Qué es un filtro óptico de densidad neutra, como se controla la intensidad con un filtro? Explique
5. ¿Cuál es la función de los filtros amarillo y verde en el experimento del efecto fotoeléctrico?
6. ¿Cómo funciona la lámpara de mercurio?
7. ¿Qué son las líneas espectrales?

Fundamento TeóricoDETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE ONDA DE LOS FILTROS
En 1801 Thomas Young en un intento de aclarar sus conceptos sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz, comprobó el patrón de interferencias con el experimento de la doble rendija. Cuando la onda incide sobre una rendija, todos los puntos se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas “ondas difractadas”. (Figura 1). S2Figura 1) Ondas difractadas

Figura 2) Recorrido de la luz
Como sabemos la distancia Ym y la distancia L, podemos sacar la relación Tanθ= YmL. Pero cuando L≫d podemos hacer esta aproximación Tan θ= SenθCosθ≈Senθ ya que sabemos que Cos 0=1; luego por la difracción de Fraunhofer podemos decir: b sen θ=nλ n=1,2,3,…máximos de intensidad. Donde b es el ancho de la rendija, n el número del máximo,λ la longitud de onda incidente, θ el ángulo que se forma entre la horizontal y la distancia entre máximos. El ángulo θ en el que llegan los rayos que van a interferir en un punto a una distancia Ym del máximo central. Luego reemplazando entonces obtenemos: λ=b YmL n donde Ym la distancia entre máximo de intensidad y la horizontal, L la distancia entre la posición de la rendija y la pantalla, bel ancho de la rendija y n número del máximo de intensidad.
EFECTO FOTO ELECTRICO
A comienzos del siglo XX se conocía ya que al irradiar un metal con luz ultravioleta se desprendían electrones de dicho metal. Los hechos experimentales revelaban que la intensidad de la onda electromagnética desprendía un número de electrones emitidos. La detección de los fotoelectrones se puede realizar si seestablece una corriente entre un metal irradiado (cátodo) y otra placa metálica que actúe como ánodo aplicando entre las dos una diferencia de potencial. Si en serie con este diodo al vacío se conecta un detector de corriente fotoelectrónica i el voltaje aplicado entre las placas V y los parámetros de caracterización de la onda incidente como su intensidad I y su frecuencia ω. Los experimentosmostraron que i no dependía de la intensidad I y que según el material, se requeriría de un valor umbral ω0de la frecuencia para que surgiera corriente fotoelectrónica. El hecho de que se requiriera un valor umbral de la frecuencia se pudo entender pues ya existía el concepto de que para desprender electrones del material se necesitaba un valor mínimo de energía que desprendía de cada material,conocido como función de trabajo,φ. Por otro lado cuando se examina como depende de la corriente fotoelectrónica del voltaje entre las placas, se observa que existe un valor de potencial, voltaje de frenado V0, para el cual la corriente se suprime. En primera estancia este resultado no era extraño pues es claro que dependiendo de la polaridad entre las placas, el potencial favorece o retarda el...