EL EFECTO FOTOELECTRICO. Laboratorio de Física Moderna

Practica #4: EL EFECTO FOTOELECTRICO.

Erick Barbecho

ebarbechob@est.ups.edu.ec 

Universidad Politécnica Salesiana - Sede Cuenca    

Laboratorio de Física Moderna

1. MARCO TEORICO

EL EFECTO FOTOELECTRICO

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).

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. [1]

[pic 1]

Fig. 1 Célula fotoeléctrica donde "1" es la fuente lumínica, "2" es el cátodo y "3", el ánodo.

LA CONTASTE DE PLANCK

La constante de Planck es la relación entre la cantidad de energía y de frecuencia asociadas a un cuanto o a una partícula elemental.

Es una constante física que desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, Max Planck, uno de los padres de dicha teoría.

La constante de Planck (representada por la letra h) relaciona la energía E de los fotones con la frecuencia ν de la onda lumínica (letra griega nu) según la fórmula: C de Planck [2]

La constante de Planck es una constante física que desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, Max Planck, uno de los padres de dicha teoría. Denotada como h, es la constante que frecuentemente se define como el cuanto elemental de acción. Planck la denominaría precisamente «cuanto de acción), debido a que la cantidad denominada acción de un proceso físico (el producto de la energía implicada y el tiempo empleado) solo podía tomar valores discretos, es decir, múltiplos enteros de h.

Fue inicialmente propuesta como la constante de proporcionalidad entre la energía E de un fotón y la frecuencia f de su onda electromagnética asociada. Esta relación entre la energía y la frecuencia se denomina «relación de Planck:

[pic 2]

Dado que la frecuencia f, la longitud de onda (), y la velocidad de la luz  cumplen , la relación de Planck se puede expresar como:[pic 3][pic 4][pic 5]

[pic 6]

Otra ecuación fundamental en la que interviene la constante de Planck es la que relaciona el momento lineal de una partícula con la longitud de onda de De Broglie λ de la misma: [2][pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

Fig. 2 Grafica de la cte. de Planck.

1. OBJETIVOS

1. Analizar el efecto fotoeléctrico, graficar la cuerva (Tmax - γ).

1. Calcular la constante de planck.

1. IMPLEMENTACION

[pic 10]

Fig. 3 Esquema de la práctica.

1. Conectamos  el voltimetro a una escala de 10V.
2. Centramos el rayo de la luz sobre la celula fotoelectrica.
3. Colocamos los filtros.
4. Descargamos el condensador mediante un corto circuito.
5. El condensador se carga y medimos el V.
6. Repetimos con los demas filtros.

1. DATOS Y CALCULOS

Datos:

Taba. 1 Datos Medidos

Calculamos la frecuencia de cada uno de los colores.

AMARILLO

[pic 16]

[pic 17]

VERDE

[pic 18]

[pic 19]

AZUL

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[pic 21]

VIOLETA

[pic 22]

[pic 23]

Luego obtenemos la siguiente tabla con las frecuencias.

Taba. 2 Muestra la frecuencia de cada color.

Mediante la siguiente formula calculamos  para cada color.[pic 34]

[pic 35]

AMARILLO

[pic 36]

[pic 37]

VERDE

[pic 38]

[pic 39]

AZUL

[pic 40]

[pic 41]

VIOLETA

[pic 42]

[pic 43]

Taba. 3 Muestra Tmax.

Regresión por mínimos cuadrados

Taba. 4 Valores para realizar mínimos cuadrados.

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