FísicaFácil2 pts

Efecto fotoeléctrico y cuantización

Cataluña · 2019 · Junio · Opción B
Enunciado
Cuando se ilumina una superficie metálica con una radiación ultravioleta λ=300 nm\lambda = 300\ \text{nm}, el metal emite electrones con tal energía cinética que, para frenarlos (anular la corriente), debe aplicarse un potencial de frenado de 1,04 V1{,}04\ \text{V}.

a) (1 punto) Calcule la energía de los fotones incidentes y el trabajo de extracción (o función de trabajo) de este metal.

b) (1 punto) A partir del balance de energía del efecto fotoeléctrico, determine la expresión de la velocidad máxima de los fotoelectrones emitidos en función de la masa de los electrones (mm), la constante de Planck, la velocidad de la luz, la longitud de onda de la luz incidente y el trabajo de extracción (WeW_e).

Datos: 1 eV=1,602×10−19 J1\ \text{eV} = 1{,}602\times 10^{-19}\ \text{J}. c=3,00×108 m s−1c = 3{,}00\times 10^{8}\ \text{m s}^{-1}. h=6,63×10−34 J sh = 6{,}63\times 10^{-34}\ \text{J s}.
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
  Efotoˊn=6,63×10−19 J=4,14 eV    We=3,10 eV=4,96×10−19 J  \boxed{\;E_{\text{fotón}} = 6{,}63\times 10^{-19}\ \text{J} = 4{,}14\ \text{eV}\;}\qquad \boxed{\;W_e = 3{,}10\ \text{eV} = 4{,}96\times 10^{-19}\ \text{J}\;}  vmaˊx=2m(h cλ−We)  \boxed{\;v_{\text{máx}} = \sqrt{\frac{2}{m}\left(h\,\frac{c}{\lambda} - W_e\right)}\;}
Ver la solución oficialla corrección de la PAU, con los puntos de cada paso

Solución oficial

Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.
a)

0,2 p. Efotones=hf=h cλ=6,63×10−19 J=4,14 eVE_{fotones} = hf = h\,\dfrac{c}{\lambda} = 6{,}63\times 10^{-19}\ \text{J} = 4{,}14\ \text{eV}

Si para frenarlos hacen falta 1,04 V1{,}04\ \text{V}, la energía cinética máxima será 1,04 eV1{,}04\ \text{eV} y, del balance de energía:

0,4 p. hf+(−We)=EC,maˊxhf + (-W_e) = E_{C,\text{máx}}

0,2 p. We=hf−EC,maˊx=4,14−1,04=3,10 eV=4,96×10−19 JW_e = hf - E_{C,\text{máx}} = 4{,}14 - 1{,}04 = 3{,}10\ \text{eV} = 4{,}96\times 10^{-19}\ \text{J} (0,2 p.)

b)

0,2 p. h cλ+(−We)=12mvmaˊx2h\,\dfrac{c}{\lambda} + (-W_e) = \dfrac{1}{2}mv_{\text{máx}}^2

0,8 p. vmaˊx=2m(h cλ−We)v_{\text{máx}} = \sqrt{\dfrac{2}{m}\left(h\,\dfrac{c}{\lambda} - W_e\right)}

Corrección oficial en PDF (original en catalán)

¿Has terminado el problema?
¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.
Sigue practicandoApuntes y todos los problemas de Física moderna →