EFECTO FOTOELÉCTRICO FÍSICA CUÁNTICA
EFECTO FOTOELÉCTRICO. FÍSICA CUÁNTICA:
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SIGUE EL PROCESO DETERMINADO POR EL DESARROLLO DE LA ASIGNATURA DE FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO DE ESTE PROYECTO DE MEJORA DEL APRENDIZAJE EN CIENCIAS:
EFECTO FOTOELÉCTRICO:
Consiste en la emisión de electrones de un metal cuando es iluminado con luz de frecuencia superior a una dada (frecuencia umbral f0) para cada tipo de metal.
Es como si la luz (onda) golpeara a los electrones y los sacara del metal. Demuestra que la luz se comporta como una partícula.
La ecuación, de Einstein que detalla este fenómeno:
E es la energía de la radiación incidente (la que incide sobre el metal).
E0 = h · f0 , también lo llaman el trabajo de extracción W0 (función de trabajo), que corresponde a la mínima energía que debe tener la radiación para que exista efecto fotoeléctrico.
Según esto, f0 es la frecuencia mínima que ha de tener la radiación para extraer electrones del metal y es característica de cada metal. El suplemento, lo que la energía de la radiación supera a la energía (trabajo) de extracción se emplea en comunicar energía cinética a los electrones salientes.
Para medir el efecto fotoeléctrico se mide la intensidad de la corriente generada por los electrones emitidos al iluminar un metal que hace las veces de cátodo y que se dirigen al ánodo (que si es positivo atraerá a los electrones. La intensidad medida es proporcional al número de electrones arrancados del cátodo. Para una cierta diferencia de potencial todos los electrones llegarán al ánodo y al medir la intensidad con esta experiencia, esa I será proporcional al número total de electrones.
Sin embargo si el ánodo es negativo, los electrones serán repelidos, llegando a él sólo los electrones que tengan una energía cinética suficiente para compensar el potencial de repulsión o de frenado. Al multiplicarlo por la carga del electrón, (e·V0) nos da el valor de la energía cinética del fotoelectrón más rápido.
Donde V0 es el potencial de frenado o de detención (tensión necesaria para anular la corriente cuando medimos el efecto fotoeléctrico).
El Efecto Compton y el Efecto Fotoeléctrico nos hablan de la presencia de fotones, de la consideración de que la radiación tiene naturaleza corpuscular. La radiación, para determinados fenómenos se comporta como compuesta por partículas, aunque inmateriales, sin masa.
El EFECTO FOTOELÉCTRICO se explica por la existencia de fotones de energía (partículas discretas sin masa pero con una energía correspondiente a h · f.
h es la constante de Plank y f la frecuencia del fotón.
Si los fotones que llegan al metal tienen energía suficiente para arrancar los electrones, se produce el efecto fotoeléctrico. La energía de fotón se emplea en extraer el electrón, y si sobra energía, este resto se invierte en energía cinética del electrón emitido que dará origen a la corriente eléctrica.
Tanto el Efecto Compton como el Efecto Fotoeléctrico suponen la otra cara de la aceptada naturaleza ondulatoria de la radiación electromagnética, al asumir a la radiación compuesta por cuantos, paquetes de energía (fotones) ; y suponen una confirmación de la Mecánica Cuántica.