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8 GUIA DE LABORATORIO Nº 8 EFECTO FOTOELECTRICO - Tagged

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MATERIAL
INFORMATIVO
Programa de
Estudios/Programa
Experiencia Curricular:
INGENIERIA DE SISTEMAS
FÍSICA
Contenido temático:
EFECTO FOTOELECTRICO
Docente:
Tipo de Material Informativo
GUIA DE LABORATORIO
I.
Sesión N°8
Semestre 2003-1
DRA. PATRICIA POMA
OBJETIVOS:
Al término del laboratorio los alumnos deberán estar en condiciones de:


Constante de Planck h
Dependencia del potencial de frenado respecto de la intensida de la
radiaciónincidente
II. FUNDAMENTO
La emisión de electrones en un material alcalino por acción de la luz se denomina Efecto
Fotoeléctrico. Por la explicación teórica de este fenómeno Albert Einstein recibió el premio
Nóbel en 1921 y por su contribución experimental Robert Millikan lo obtuvo en 1923. En
1905, expuso una explicación que relaciona la forma como depende la emisión fotoeléctrica
de la frecuencia de radiación. Einstein sugirió que los electrones libres en interacción con
radiación electromagnética se comportan en la forma propuesta por Max Plank para los
osciladores atómicos en relación con la radiación de cuerpo negro, según la cual, cada
oscilador puede absorber o emitir una cantidad de energía discreta, o cuanto de energía,
posteriormente llamado Fotón. La ecuación que proporciona la energía de un cuanto es
E=hν
(1)
donde E es la energía absorbida o emitida en cada proceso, h es una constante de
−34
proporcionalidad ( h=6,62 x10 J .s ) y ν es la frecuencia de radiación electromagnética.
ν=
c
8
λ , donde c=3×10 m/ s , es la velocidad de la radiación incidente y λ
Por consiguiente
la longitud de onda correspondiente.
Para Einstein cuando un fotón incide sobre una superficie metálica alcalina puede transmitir
energía suficiente a un electrón para que supere la barrera de energía potencial de la
superficie y se libere del metal. La energía del Fotón hν debe ser mayor o igual a la función
de trabajo
w 0 la cual es la mínima energía que necesita un electrón para poder escapar del
hν≥w
ν 0=
w0
h es llamada frecuencia umbral. Esta frecuencia
0 ; este caso,
metal, es decir
mínima es incompatible con la teoría ondulatoria, pues cualquiera que sea la frecuencia de
radiación siempre ha de ser posible una emisión electrónica con una iluminación
suficientemente intensa.
Según la teoría clásica tenemos:
1 2
hν=w0 + mvmax
2
1 2
mvmax
donde 2
es la energía cinética del electrón desprendido del metal.
(2)
La Energía de los electrones emitidos aumenta linealmente con la frecuencia, pero es
independencia de la intensidad de la luz.
Para efectos experimentales se emplea una fotocelda que se compone de una placa
fotoemisiva llamado cátodo y un ánodo colector de carga. Cuando el cátodo se expone a la
ν
luz de frecuencia ν , mayor que la frecuencia umbral 0 , se produce una corriente en el
circuito de la fotocelda que puede ser anulada parcial o totalmente por un potencial de
ν
frenado 0 aplicado al ánodo, tal que:
1
ev 0 = mv 2max
2
(3)
De tal forma que cuando la corriente se hace igual a cero en el circuito de la fotocelda, la
ecuación se transforma en la expresión:
hν=w0 + eV 0
III. MATERIALES:

Simulador Pasco
https://student.pasco.com
22
Electromagnetic Radiation
IV. PROCEDIMIENTO:
(4)
Esta hoja debe ser llenado por el grupo y firmada por su docente y escaneada subida al
Blackboard.
HOJA DE REPORTE
Curso
Apellidos y Nombres
Obs.
1.
FISICA
2.
Grupo Horario:
3.
4
Fecha:
/
/
5.
6.
Firma del Docente
Responsable
1. PROCEDIMIENTO
EXPERIMENTAL
a) En el simulador seleccionamos una muestra desconocida (user entered)
b) Después elegiremos solve for frequency of incident ligth (frecuencia de la luz incidente)
c) Luego escoja un potencial de frenado, para cada longitud de onda mencionada en la tabla
1.
d) Luego grafique el potencial de frenado en función de la frecuencia de cada color (Tabla 1)
TABLA 1:
COLOR DE LA LUZ
λ(nm )
Amarillo
578.0
Verde
546.074
Azul
435.835
Violeta
404.656
Ultravioleta
365.483
f =c / λ
Potencial de Frenado
2. CUESTIONARIO
1. Encuentre la ecuación de la gráfica obtenida, y comparare con la ecuación (4) (Recuerde
que el valor de la carga del electron es 1.60x 10-19 C.)
2. Compare el valor obtenido para h con el valor teórico.
ν
3. De su gráfico determine la frecuencia umbral o de corte 0 y la función de trabajo
ν
la fotocelda. ¿Qué significado físico tiene 0
y w0 ?
4. Adjuntar una actividad realizada con simulador PheT sobre el tema trabajado en clase
CONCLUSIONES
w 0 de
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