FísicaFácilCuestión · 1 pts

Efecto fotoeléctrico y cuantización

Castilla-La Mancha · 2019 · Junio · Opción B
Enunciado
(a) Explicar brevemente en qué consiste el efecto fotoeléctrico.

(b) Tenemos un metal alcalino cuyo trabajo de extracción es de 3,43⋅10−19 J3{,}43\cdot 10^{-19}\,\text{J}. Si se ilumina con un láser de He-Ne (radiación monocromática de longitud de onda en el vacío 632,8 nm632{,}8\,\text{nm}), ¿se producirá emisión de electrones? Explicar razonadamente.

Velocidad de la luz en el vacío c=3⋅108 m/sc = 3\cdot 10^8\,\text{m/s}; constante de Planck h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63\cdot 10^{-34}\,\text{J s}; equivalencia 1 nm=10−9 m1\,\text{nm} = 10^{-9}\,\text{m}
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Resultado
  Efotoˊn=3,14⋅10−19 J<W0 ⇒ no hay efecto fotoeleˊctrico  \boxed{\;E_{\text{fotón}} = 3{,}14\cdot 10^{-19}\ \text{J} < W_0\ \Rightarrow\ \text{no hay efecto fotoeléctrico}\;}
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Estrategia

Hay emisión si la energía de cada fotón, E=hc/λE = hc/\lambda, supera el trabajo de extracción del metal.
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Desarrollo

(a) El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones por un metal al iluminarlo con luz de frecuencia suficiente. Einstein lo explicó suponiendo que la luz está formada por fotones de energía hfhf: cada fotón cede toda su energía a un electrón, que escapa si esa energía supera el trabajo de extracción W0W_0; el resto se convierte en energía cinética, Ec,maˊx=hf−W0E_{c,\text{máx}} = hf - W_0. Por debajo de la frecuencia umbral no hay emisión, por intensa que sea la luz.

(b)E=hcλ=6,63⋅10−34⋅3⋅108632,8⋅10−9=3,14⋅10−19 JE = \frac{hc}{\lambda} = \frac{6{,}63\cdot 10^{-34}\cdot 3\cdot 10^8}{632{,}8\cdot 10^{-9}} = 3{,}14\cdot 10^{-19}\ \text{J}Como E=3,14⋅10−19 J<W0=3,43⋅10−19 JE = 3{,}14\cdot 10^{-19}\,\text{J} < W_0 = 3{,}43\cdot 10^{-19}\,\text{J}, cada fotón no tiene energía suficiente para arrancar un electrón: no hay emisión.
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Consejo

Que haya o no emisión depende de la energía de cada fotón (de la frecuencia), no de la potencia del láser.
Paso 1 de 3
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