Efecto Fotoeléctrico

En el año 1887 el físico alemán HERTZ descubrió el efecto fotoeléctrico al observar la acción de la luz ultravioleta sobre la descarga eléctrica que se producía entre los electrodos de su oscilador. Dos años más tarde W. HALLWACHS demostró que al iluminar superficies metálicas se desprendían de ellas partículas cargadas negativamente. P. LENARD determinó la relación q/m de estas partículas demostrando que se trataban de electrones. El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por la superficie de un metal cuando se ilumina con Radiación Electromagnética (luz).

El experimento

Cuando la luz incide sobre una superficie metálica limpia, C, se emiten electrones y algunos de ellos inciden sobre la segunda placa metálica A, dando lugar a una corriente eléctrica entre las placas.

El siguiente Applet de java puede ayudarte a comprender el efecto fotoeléctrico.

Puedes observar lo que ocurre si cambias el metal del cátodo, la fecuencia de la radiación que incide sobre él, el voltaje, etc.

También puedes utilizar el siguiente applet de Educaplus que es muy completo:

• Efecto fotoeléctrico.Educaplus.

¿Dónde buscar la información?

• Efecto Fotoeléctrico en la wikipedia.
• Einstein. Premio Nobel en 1921. En la Web de la Fundacion Nobel puedes encontrar una biografía de Einstein, documentación, etc.
• Efecto fotoeléctrico. Física 2000. Web sobre Física Moderna de la Universidad de Colorado que está traducida por Maloka.
• Dos especiales de la BBC sobre Einstein.

Las preguntas:

1. ¿Cuáles son las características del efecto fotoeléctrico que no se pueden explicar utilizando la física clasica?
2. ¿Cuál fue la explicación de Einstein del Efecto fotoeléctrico?
3. ¿La luz es una onda o una partícula?
4. ¿Qué son los fotones?
5. ¿Qué es la frecuencia umbral?
6. ¿Qué es la función trabajo?

La gran pregunta

• ¿Cuál ha sido el impacto de los trabajos de Einstein sobre nuestra vida cotidiana?

Cuestiones y problemas de Selectividad

• Un haz de luz monocromática de longitud de onda en el vacío 45 nm incide sobre un metal cuya longitud de onda umbral, para el efecto fotoeléctrico, es de 612 nm. Determine: 8ª) la energía de extracción de los electrones del metal. (b) La energía cinética máxima de los electrones que se arrancan del metal. Datos c = 3 • 108 m/s; h = 6,63 • 10-34 Js.
• Si se ilumina con luz de l = 300 nm la superficie de un material fotoeléctrico, el potencial de frenado vale 1,2 V. Si el potencial de frenado se reduce a 0,6 V por oxidación del material. Determine: (a) la variación de la energía cinética máxima de los electrones emitidos. (b) la variación de la función de trabajo del material y de la frecuencia umbral. Datos: e = 1,6 • 10-19 C; c = 3 • 108 m/s; h = 6,63 • 10-34 Js. Septiembre 1999.
• Una radiación monocromática que tiene una longitud de onda en el vacío de 600 nm y una potencia de 0,54 W, penetra en una célula fotoeléctrica de cátodo de cesio cuyo trabajo de extracción es de 2 eV. Determine: (a) El número de fotones por segundo que viajan con la radiación. (b) la longitud de onda umbral del efecto fotoeléctrico para el cesio. (c) la energía cinética de los electrones emitidos. (d) la velocidad con que llegan los electrones al ánodo si se aplica una diferencia de potencial de 100 V. Datos: qe = 1,6 • 10-19 C; c = 3 • 108 m/s; h = 6,63 • 10-34 Js; me = 9,1 • 10-31 kg. Junio 2000.
• Al iluminar un metal con luz de frecuencia 2,5 • 1015 Hz se observa que emite electrones que pueden detenerse al aplicar un potencial de frenado de 7,2 V. Si la luz que se emplea con el mismo fin es de longitud de onda en el vacío 1,78 •10-7 m, dicho potencial pasa a ser de 3,8 V. Determine: (a) El valor de la constante de Planck. (b) La función de trabajo ( o trabajo de extracción) del metal. Datos: qe = 1,6 • 10-19 C; c = 3 • 108 m/s.

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