FísicaFácilCuestión · 1 pts

Efecto fotoeléctrico y cuantización

Castilla-La Mancha · 2022 · Junio
Enunciado
El potencial de detención de un metal es 0,1 V0{,}1\,\text{V} y el trabajo de extracción del metal es 10−18 J10^{-18}\,\text{J}. ¿Cuánto vale la energía del fotón incidente? ¿Y su frecuencia?

Datos: h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63\cdot 10^{-34}\,\text{J s}; qe=1,602⋅10−19 Cq_e = 1{,}602\cdot 10^{-19}\,\text{C}
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Resultado
  Efotoˊn=1,02⋅10−18 Jf=1,53⋅1015 Hz  \boxed{\;E_{\text{fotón}} = 1{,}02\cdot 10^{-18}\ \text{J}\qquad f = 1{,}53\cdot 10^{15}\ \text{Hz}\;}
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Estrategia

Con la ecuación de Einstein, Efotoˊn=W0+Ec,maˊxE_{\text{fotón}} = W_0 + E_{c,\text{máx}}, y la energía cinética máxima de los electrones que se obtiene del potencial de frenado: Ec,maˊx=e V0E_{c,\text{máx}} = e\,V_0.
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Desarrollo

Ec,maˊx=e V0=1,602⋅10−19⋅0,1=1,60⋅10−20 JE_{c,\text{máx}} = e\,V_0 = 1{,}602\cdot 10^{-19}\cdot 0{,}1 = 1{,}60\cdot 10^{-20}\ \text{J}Efotoˊn=W0+Ec,maˊx=10−18+1,60⋅10−20=1,016⋅10−18 JE_{\text{fotón}} = W_0 + E_{c,\text{máx}} = 10^{-18} + 1{,}60\cdot 10^{-20} = 1{,}016\cdot 10^{-18}\ \text{J}f=Efotoˊnh=1,016⋅10−186,63⋅10−34=1,53⋅1015 Hzf = \frac{E_{\text{fotón}}}{h} = \frac{1{,}016\cdot 10^{-18}}{6{,}63\cdot 10^{-34}} = 1{,}53\cdot 10^{15}\ \text{Hz}
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Consejo

El potencial de frenado se multiplica por la carga del electrón para pasar a julios: V0=0,1 VV_0 = 0{,}1\,\text{V} equivale a 0,1 eV0{,}1\,\text{eV} de energía cinética máxima.
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