efecto

Laboratorio 8
Efecto fotoel´ctrico
e
8.1

Objetivos

1. Determinar la constante de Planck h
2. Determinar la dependencia del potencial de frenado respecto de la intensidad
de la radiaci´n incidente.
o

8.2

Preinforme

1. En qu´ consiste el efecto fotoel´ctrico ?
e
e
2. Cu´les son las predicciones cl´sicas sobre el efecto fotoel´ctrico ?
a
a
e
3. Qu´ es el potencial defrenado V0 ?
e
4. A qu´ se denomina frecuencia umbral o de corte f0 ?
e
5. Qu´ se entiende por funci´n de trabajo w0 en el efecto fotoel´ctrico ?
e
o
e
6. Haga un gr´fico te´rico de la dependencia del potencial con la frecuencia e
a
o
indique all´ f0 y w0 .
ı

8.3

Materiales

• Equipo Pasco h/e .
• Volt´
ımetro digital.
• Filtro de transmisi´n(Dado en porcentajes).
o
• Filtropara el color amarillo y verde.
67

´
LABORATORIO 8. EFECTO FOTOELECTRICO

68

Figura 8.1: Equipo PASCO h/e

8.4

Precauciones

• Encender y esperar a que la radiaci´n observada sea intensa
o

8.5

Fundamento Te´rico
o

La emisi´n de electrones en un material alcalino por acci´n de la luz se denomina
o
o
Efecto Fotoel´ctrico. Por la explicac´ te´rica de este fen´meno AlbertEine
ıon o
o
stein, recibio el premio Nobel en 1921 y por su contribuci´n experimental Robert
o
Andrews Millikan lo obtuvo en 1923.
En 1905 Albert Einstein propuso una explicaci´n que relaciona la forma como
o
depende la emisi´n fotoel´ctrica de la frecuencia de radiaci´n. Einstein sugiri´
o
e
o
o
que los electrones libres, en su interacci´n con la radiaci´n electromagn´tica, se
oo
e
comportan en la forma propuesta por Max Planck, para los osciladores at´micos
o
en relaci´n con la radiaci´n de cuerpo negro, seg´n la cual cada oscilador puede
o
o
u
absorber o emitir una cantidad de energ´ discreta, o cuanto de energ´ posteıa
ıa
riormente llamado Fot´n. La ecuaci´n que proporciona la energ´ de un cuanto
o
o
ıa
es
E = hν

(8.1)

´
8.5. FUNDAMENTO TEORICO69

En la cual, E es la energ´ absorbida o emitida en cada proceso, h una constante
ıa
de proporcionalidad (posteriormente llamada constante de Planck, h = 6.625 ×
c
10−34 J · s ), ν la frecuencia de radiaci´n electromagn´tica. Por consiguiente ν = λ ,
o
e
8
donde c = 3 × 10 m/s, es la velocidad de la radiaci´n incidente y λ su longitud de
o
onda correspondiente.
Para Einsteincuando un fot´n incide sobre una superficie met´lica alcalina puede
o
a
transmitir energ´ suficiente a un electr´n para que supere la barrera de energ´
ıa
o
ıa
potencial de la superficie y se libere del metal. La energ´ de fot´n hν debe ser
ıa
o
mayor o igual que la funci´n de trabajo w0 , la cual es la m´
o
ınima energ´ que
ıa
necesita un electr´n para poder escapar del metal, es decir hν≥ w0 . En este
o
caso, νo = w0 , es llamada la frecuencia umbral. Esta frecuencia m´
ınima es
h
incompatible con la teor´ ondulatoria, pues, cualquiera que sea la frecuencia de
ıa
la radiaci´n siempre ha de ser posible una emisi´n electr´nica con una iluminaci´n
o
o
o
o
suficientemente intensa, seg´n la teor´ cl´sica. De acuerdo con lo anterior,
u
ıa a
1 2
hν = w0 + mvmax
2

(8.2)1
2
ıa
e
o
Donde 2 mvmax es la energ´ cin´tica del electr´n desprendido del metal. Esta
ecuaci´n es la c´lebre ecuaci´n de Einstein del efecto fotoel´ctrico.
o
e
o
e

La Energ´ de los electrones emitidos aumenta linealmente
ıa
con la frecuencia, pero es independiente de la intensidad de
la luz.
Para efectos experimentales se emplea una fotoc´lula que se compone de una placa
efotoemisiva llamada c´todo y un ´nodo colector de carga. Cuando el c´todo se
a
a
a
expone a una luz de frecuencia ν mayor que la frecuencia umbral ν0 se produce una
corriente en el circuito de la fotoc´lula que puede ser anulada parcial o totalmente
e
por un potencial de frenado V0 , aplicado al ´nodo, tal que:
a
1 2
eV0 = mvmax
2

(8.3)

De tal forma que cuando la corriente se...