EFECTO FOTOELECTRICO

                                        EFECTO FOTOELECTRICO ( tilde en la 2da e)                                                               

Nombre: Juan Manuel          Apellido1: Arredondo            Apellido2: Pérez                 Código: 1112782967

Nombre: Mateo Adolfo        Apellido1: Gutiérrez              Apellido2: Marulanda          Código: 1053832857

Departamento de Física, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia

RESUMEN

En este laboratorio se determinó el comportamiento del efecto fotoeléctrico en el espectro visible, a través de la influencia radioactiva de la luz, para determinar el potencial de frenado de cada color. En la determinación  especifica de los colores amarillo y verde, se utilizaron dos fotoceldas características una que permitía el enfoque de la onda luminosa sin transferencias externas, y otra que permitía el aumento de potencial de frenado en el filtro de transmisión al incrementar el porcentaje en cada sección de la fotocelda.

PALABRAS CLAVES

Potencial, frecuencia, intensidad, radiación, electrones, luz, emisión, energía, fotón, electromagnetismo, interacción, átomo, y metal.

INTRODUCCIÓN

La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus características esenciales son:

• Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.

• La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones.

En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales porque no tienen energía suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía. Los electrones "evaporados" se denominan termo electrones, este es el tipo de emisión que hay en las válvulas electrónicas. Vamos a ver que también se pueden liberar electrones (fotoelectrones) mediante la absorción por el metal de la energía de radiación electromagnética. [1]

OBJETIVOS

1. Determinar la constante de Planck h.

2. Determinar la dependencia del potencial de frenado respecto de la intensidad de la radiación incidente.

MARCO TEORICO

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general). A veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz y la materia:

Fotoconductividad: es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta por Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad del siglo XIX.

Efecto fotovoltaico: transformación parcial de la energía lumínica en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan fueran condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente.

La ecuación que proporciona la energía de un cuanto es E = hν. En la cual, E es la energía absorbida o emitida en cada proceso, h una constante de proporcionalidad (posteriormente llamada constante de Planck),   h = 6.625 × 10−34J·s, ν la frecuencia de radiación electromagnética. Por consiguiente ν = c λ, donde         c = 3×108m/s, es la velocidad de la radiación incidente y λ su 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 de fotón  hν debe ser mayor o igual que la función de trabajo w0, la cual es la mínima energía que necesita un electrón para poder escapar del metal, es decir hν ≥ w0. En este caso, νo = w0 h , es llamada la frecuencia umbral. Esta frecuencia mínima es incompatible con la teoría ondulatoria, pues, cualquiera que sea la frecuencia de la radiación siempre ha de ser posible una emisión electrónica con una iluminación suficientemente intensa, según la teoría clásica. De acuerdo con lo anterior:

[pic 1]

Max es la energía cinética del electrón desprendido del metal. Esta ecuación es la célebre ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico.

La Energía de los electrones emitidos aumenta linealmente con la frecuencia, pero es independiente de la intensidad de la luz.

Para efectos experimentales se emplea una fotocélula que se compone de una placa foto emisiva llamada cátodo y un ´ánodo colector de carga. Cuando el cátodo se expone a una luz de frecuencia ν mayor que la frecuencia umbral ν0 se produce una corriente en el circuito de la fotocélula que puede ser anulada parcial o totalmente por un potencial de frenado V0, aplicado al ´ánodo, tal que:

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