Problemas de la Física Moderna (FÍSICA: Para estudiantes de Ciencias e Ingenierías Raymond Serway ·3era Ed) El Efecto Fotoeléctric Fotoeléctrico. o. 1. El molibdeno tiene una función trabajo de 4.20 eV. a) Determine la longitud de onda y la frecuencia de corte para el efecto fotoeléctrico. b) ¿Cuál es el potencial de frenado si la luz incidente tiene una longitud de onda de 180 nm? Solución: Recordando que que E = hf ; en función de la longitud longitud de onda es equivalente equivalente a E = h
También tenemos la relación importante de corte
y las demás ecuaciones ya
conocidas que involucran el efecto fotoeléctrico: longitud de onda * ; En función de la longitud a.
Usamos la ecuación para de corte:
=
=
Para corte tenemos la formula: b.
=
Para el potencial de frenado frenado igualamos la ecuación ecuación * y ** y tenemos:
en función de la longitud de onda
, se simplifican nm y e =
2. †Cuando se utiliza una luz de longitud de onda de 625 nm, se expulsan los electrones de 5
una superficie metálica con intervalos de rapidez que llegan hasta 4.60 x 10 m/s. a) ¿Cuál es la función trabajo de la superficie? b) ¿Cuál es la frecuencia de corte para esta superficie? Solución: a.
Tanto la formula , como en la formula , no tenemos información de la velocidad de los electrones, sin embargo del curso previo de mecánica, sabemos que
, que para nuestro caso seria la masa del
electrón 9.1 .
©= Revisión de Conceptos, † = Algo de Estrategia, ‡ = Algo Algo de estrategia y algo de matemática matemática..
Problemas de la Física Moderna (FÍSICA: Para estudiantes de Ciencias e Ingenierías Raymond Serway ·3era Ed) De esta forma:
=
( ) ( ) = 9.6*
Para transformar Julios a eV se divide entre:
= 0.60eV =
Tenemos el valor de la ahora la remplazamos en que en función de es: es:
de donde despejamos ;
=
=
=
b.
Como ya tenemos el valor de = para hallar la frecuencia de corte usamos
y
entonces
=896 nm
=
3. Dos fuentes luminosas se usan en un experimento fotoeléctrico para determinar la función trabajo para una superficie metálica particular. Cuando se usa luz verde de una lámpara de mercurio ( =546.1 nm), un potencial de frenado de 0.376 V reduce la fotocorriente a cero. a) Según esta medición, ¿cuál es la función trabajo para este metal? ¿Qué potencial de frenado se observa cuando se usa luz amarilla de un tubo de descarga de helio ( =587.5 nm)? Solución:
a. Aquí usamos la formula:
,en función del potencial de frenado, , nos preguntan la función de trabajo así que despejamos
=
=
©= Revisión de Conceptos, † = Algo de Estrategia, ‡ = Algo Algo de estrategia y algo de matemática matemática..
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b. Para el calculo del potencial de fre nado usamos:
;
4. © El litio, el berilio y el mercurio tienen funciones trabajo de 2.30 eV, 3.90 eV y 4.50 eV, respectivamente. Sobre cada uno de estos metales incide una luz con una longitud de onda de 400 nm. Determine a) cuál de estos metales muestra el efecto fotoeléctrico. Explique su razonamiento. b) Encuentre la energía cinética máxima de los fotoelectrones en cada caso. Solución:
A) Usamos la formula para lambda de corte
para los tres casos:
=539,13 nm
=318 nm
=276 nm
Según la teoría del efecto fotoeléctrico, fotoeléctrico, solo hay fotocorriente cuando la o para nuestro criterio cuando de los tres casos Solo el Litio cumple esta condición, luego en el litio se presenta el efecto fotoeléctrico.
litio presenta el efecto fotoeléctrico , es solo a este al que se le calcula B) Como solo el litio la energía cinética máxima
,
=
5. † Una esfera de cobre aislada de 5.00 cm de radio, inicialmente sin carga, es iluminada utilizando luz ultravioleta con una longitud de onda de 200 nm. ¿Qué carga induce el efecto fotoeléctrico sobre la esfera? La función trabajo del cobre es de 4.70 eV. ©= Revisión de Conceptos, † = Algo de Estrategia, ‡ = Algo Algo de estrategia y algo de matemática matemática..
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Solución:
Una vez la esfera es “bañada” en radiación ultravioleta (símil al experimento de Hertz) la esfera se carga y en la superficie de la esfera de cobre se genera una diferencia de potencial (voltaje), los electrones circundantes poseen una energía cinética máxima de de
,
=
Del curso primero de electromagnetismo sabemos que, la diferencia de potencial para un cuerpo de estas características es
, como nos preguntan la carga de la esfera, solo tenemos que despejar Q
=
()()
( )
=
©= Revisión de Conceptos, † = Algo de Estrategia, ‡ = Algo Algo de estrategia y algo de matemática matemática..
