efecto fotolectrico

EFECTO
FOTOELECTRICO
Producción de
corriente eléctrica a
partir de LUZ

H.Hertz (1887): La luz facilita
la descarga de esferas
cargadas
Lenard (1900): La luz
‘arranca’ los electrones de los
metales.

Cómo?

Podemos considerar, desde el punto
de vista energético, que los
electrones
de
un
metal
se
encuentran situados en un "pozo de
energía",

Para arrancar un electrón es
necesario darle, por lomenos, la
energía, W, que lo mantiene
"ligado" al metal. No es posible
arrancar ningún electrón si la
"fuente" de energía externa no
suministra al menos W0.

Si
disponemos
de
un
mecanismo que suministre
una energía , h > W a los
electrones del metal, éstos
saldrán despedidos con una
energía cinética,
Ek= h – W
Y los electrones con mayor
energía cinética serán los
que están ligados al materialcon una energía Wo:
EKmax= h -Wo
Wo = propiedad del material:
Función trabajo

Montaje Experimental para,
estudiar cuantitativamente
el Efecto Fotoeléctrico.

M

C

Tubo al cual se le ha hecho vacío.
Placas metálicas M y C cargadas
C=colector.
Incide Luz monocromática.
Se aplica un voltaje V
Salen electrones de M
(fotocorriente) y llegan a C

Cómo depende la FOTOCORRIENTE
del potencial V aplicadoy de las
características de la radiación
incidente? (Intensidad, frecuencia)

El Experimento:
Se varia el voltaje y se registra la
fotocorriente (i) para diferentes
intensidades (I) y frecuencias  de
la radiación incidente y diferentes
materiales M. Se observa que a
mayor
V
aplicado
mayor
fotocorriente (i). Si V se hace
negativo existe un V0 tal que para
V
menor
no
se
produce
fotocorriente(Contravoltaje)

Observaciones experimentales:
1- Dependiendo del material de la
placa M, existe una frecuencia
mínima
para que exista FOTOCORRIENTE.



Para frecuencias menores a la
FRECUENCIA UMBRAL
no se
presenta fotocorriente.

i

1

0

Frecuencias mayores a la
frecuencia umbral:

Frecuencias menores a la
frecuencia umbral:

2- Al aumentar V
se produce
CORRIENTE de SATURACION.

3Lafotocorriente
es
proporcional a la Intensidad
incidente.
4- El contravoltaje depende de la
frecuencia de la radiación incidente..

5Energía cinética máxima
depende de la frecuencia de la
radiación incidente. (Experimento
de Milikan)

V0

M1 M2 M3


V0 = a  + b
Contravoltaje vs. Frecuencia

Corte en X = frecuencia umbral
V0 = Energía cinética máxima.

1
2
mV  eV0  A  B
2

6- La emisión defotoelectrones
es instantánea.

EXPLICACION CLASICA:
Modelo clásico interacción
radiación materia:
Interacción de radiación
electromagnética
oscilante
(ondas)
con
electrones libres

Características de modelo:
1- La amplitud del campo eléctrico
es proporcional a la intensidad de la
radiación:
I  |E0 | 2
2- Los electrones salen del metal al
recibir energía mayor que su
energía de enlace al material.Interacción radiación- carga del e-

E0
Ae

Ae  |E0 |  I

½

Como la energía cinética de un
oscilador es proporcional a |Ae|2
K I

Problemas clásicos:
1- Como clásicamente la energía
cinética de los fotoelectrones
depende de la intensidad de la
radiación no se pueden explicar ni
4 ni 5 (Vo y Kmax dependen de
)
2- 2 y 3 tampoco se explican. (i 
I,
corriente
de
saturación)
Clásicamente I afecta K,pero no
al número de electrones (i)
3- 1 y 6 tampoco se explican.
(frecuencia umbral y emisión
instantánea). Clásicamente si  es
pequeña,
pero
Ae
grande,
después de un tiempo, el electrón
adquirirá suficiente energía para
salir del material.
EFECTO FOTOELECTRICO NO

Efecto Fotoelectrico
Resumen
Produccion de corriente electrica
a partir de radiacion
electromagnetica

Variables:
Radiacion:Intensidad y
frecuencia
Fotocorriente: corriente (i),
energia cinetica
Material: Funcion Trabajo

Resultados
experimentales
1- Frecuencia
Umbral
2- Corriente de
saturacion
3- Fotocorriente
proporcional
Intensidad de la
radiacion

4- Contravoltaje
depende de la
frecuencia de la
radiación

i
1

0

5EKmax de
fotoelectrone
s
proporcional a
frecuencia de
la
radiación
incidente.

M1 M2
M3

V0


V0 = a ...