EL EFECTO FOTOELECTRICO

1.2.3. EL EFECTO FOTOELECTRICO.

El efecto Fotoeléctrico se basa en la emisión de electrones desde una superficie, por la acción de la luz. Una envoltura de vidrio encierra al aparato en un espacio al vacío, la luz incidente, que es monocromática penetra a través de una ventana de cuarzo, incide sobre la placa de metal "A" y libera electrones, denominados foto electrones. Los cuales si es que son atraídos a la capa de metal "B" mediante una diferencia de potencial "V" aplicada entre "A y B", se podrán detectar como una corriente. El amperímetro "G" sirve para medir esta corriente fotoeléctrica.

corriente fotoeléctrica.

Se entiende como potencial de frenamiento "Vo". El potencial para el cual la corriente fotoeléctrica se hace cero. "Kmax" es la energía cinética de los foto electrones más rápidos, débilmente ligados al núcleo. Dada por:

La frecuencia de corte , es la frecuencia por debajo de la cual no ocurre el efecto fotoeléctrico.

RESULTADOS DE LA TEORIA CUANTICA DE EINSTEIN DEL EFECTO FOTOELECTRICO.

Planck sostenía que la energía electromagnética una vez radiada se esparcía en el espacio de la misma manera que las ondas de agua se propagan en ella. Einstein propuso que la energía radiante estaba cuantizada en paquetes concentrados a los cuales llamó fotones. De acuerdo a Einstein, si se consideraba la teoría de Planck, la energía contenida en las ondas electromagnéticas de frecuencia , sólo podía ser . El proceso de ir de un estado de energía a un estado de energía implicaba que la fuente debería emitir pulsos de energía electromagnética discretos, con contenido energético . El paquete de energía está localizado inicialmente en un volumen de espacio pequeño y se mueve apartándose de la fuente con la velocidad de la luz "C". La cantidad de energía "E" del paquete o fotón está relacionada con su frecuencia , mediante la ecuación:

Durante el proceso fotoeléctrico un fotón es completamente absorbido por un electrón del foto catodo.

ENERGIA CINETICA CUANDO SE EMITE UN ELECTRON DESDE LA SUPERFICIE DEL METAL.

El trabajo "W" es necesario para superar tanto los campos de atracción de los átomos de la superficie, como las pérdidas de energía cinética, debidas a las colisiones internas del electrón. Kmax es la energía cinética de los electrones más débilmente ligados al núcleo.

"Wo" es la función trabajo definida como la energía mínima necesaria para que el electrón pase a través de la superficie del metal y escape de las fuerzas de atracción que normalmente fijan el electrón al metal. Se dice que un fotón de frecuencia , tiene justamente la energía suficiente para extraer los foto electrones, por lo tanto a la frecuencia , Kmax es cero, se denomina la frecuencia de corte.

Si la frecuencia se reduce por debajo de , los foto electrones individuales, sin importar cuantos haya o bien sin importar la intensidad de la luz, no tendrán individualmente energía suficiente para extraer foto electrones.

RELACION ENTRE EL POTENCIAL DE FRENAMIENTO Vo Y LA

FRECUENCIA

1.2.4. Espectros de emisión y series espectrales.

Cuando hacemos pasar la luz a través de un prisma óptico se produce el efecto llamado dispersión que consiste en la separación de las distintas longitudes de onda que forman el rayo incidente.

La luz blanca produce al descomponerla lo que llamamos un espectro continuo, que contiene el conjunto de colores que corresponde a la gama de longitudes de onda que la integran.

Sin embargo, los elementos químicos en estado gaseoso y sometidos a temperaturas elevadas producen espectros discontinuos en los que se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes de onda. El siguiente gráfico muestra el espectro de emisión del sodio:

El conjunto de líneas espectrales que se obtiene para un elemento concreto es siempre el mismo, incluso si el elemento forma parte de un compuesto complejo y cada elemento produce su propio espectro diferente al de cualquier otro elemento. Esto significa que cada elemento tiene su propia firma espectral.

Si hacemos pasar la luz blanca por una sustancia antes de atravesar el prisma sólo pasarán aquellas longitudes de onda que no hayan sido absorbidas por dicha sustancia y obtendremos el espectro de absorción de dicha sustancia. El gráfico siguiente muestra el espectro de absorción del sodio:

Observa que el sodio absorbe las mismas longitudes de onda que es capaz de emitir.

La regularidad encontrada en los espectros discontinuos supone un apoyo muy importante para comprender la estructura de los átomos.

Las técnicas espectroscópicas se empezaron a utilizar en el siglo XIX y no tardaron en dar sus primeros frutos. Así en 1868 el astrónomo francés P.J.C. Janssen se trasladó a la India con el objeto de observar un eclipse de sol y utilizar el espectroscopio, desarrollado ocho años antes, para hacer un estudio de la cromosfera solar.

Como resultado de sus observaciones anunció que había detectado una nueva línea espectroscópica, de tono amarillo, que no pertenecía a ninguno de los elementos conocidos hasta ese momento. En el mismo año, el químico Frankland y el astrónomo Lockyer dedujeron que la citada línea correspondía a un nuevo elemento al que llamaron Helio (del griego helios que significa Sol) por encontrarse en el espectro solar.

Durante más de veinticinco años se pensó que el helio sólo existía en el Sol, hasta que, en 1895 W. Ramsay lo descubriera en nuestro planeta.

1.4. Teoría cuántica

1.4.1. Principio de dualidad. Postulado de De Broglie.

Se llama “principio de dualidad” a una serie de analogías y semejanzas que vamos a ver a continuación, y que nos permitirán el cambio entre los circuitos de movilidad e impedancia:

• Los lemas de Kirchoff de nudos y mallas son, en cuanto a su enunciado, prácticamente idénticos si se sustituyen las palabras malla por nudo y corriente por tensión.

• La asociación de resistencias en serie se realiza igual que la asociación de conductancias en paralelo y viceversa. Lo mismo ocurre con la asociación de condensadores en serie o paralelo y bobinas en paralelo o serie, respectivamente.

• Las expresiones instantáneas de la variación de la tensión en bornas de un condensador © y la corriente a través de una bobina (L) son idénticas si cambiamos capacidad © por autoinducción (L) y corriente por tensión:

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