EFECTO FOTOELÉCTRICO

EFECTO FOTOELÉCTRICO

Es la liberación de electrones que se produce en una superficie metálica cuando es irradiada con luz u otra radiación electromagnética. A los electrones así liberados se les llama fotoelectrones.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887. Hertz estableció que los electrones de una superficie metálica pueden escapar de ella si adquieren la energía suficiente suministrada por la luz incidente cuya longitud de onda debe ser lo suficientemente corta. En 1905, Albert Einstein utilizó el concepto de que la luz se compone de paquetes de energía llamados cuantos de luz o fotones. Cuando el fotón choca contra un electrón en la superficie de un metal, el fotón le puede transmitir energía al electrón, con la cual podría este escapar de la superficie del metal.

Los experimentos mostraron que la máxima energía posible de los electrones emitidos sólo depende de la frecuencia de la luz incidente, y no de su intensidad.

Frecuencia Umbral (f_o).- Se define como la frecuencia con la cual la luz incidente sobre la superficie metálica solo puede liberar los electrones, pero sin comunicarles energía cinética adicional.

La energía del fotón esta dada por: hf_o

El valor de h es 6,626·10^-34 joule·segundo.

Lo explicado anteriormente lo podemos representar en la siguiente ecuación:

hf = φ + Ec … (1)

Donde: hf = Energía del fotón de luz

h= constante de Planck

f= frecuencia de la luz incidente

φ= hf_o = Función trabajo de cada metal.

f_o= frecuencia umbral del metal)

Ec = Energía cinética de los electrones

Cuando la frecuencia es mayor que la frecuencia umbral, los electrones son emitidos por el cátodo con cierta velocidad inicial. Si invertimos la polaridad de la batería, la fuerza del campo eléctrico sobre los electrones estará dirigida hacia el cátodo y si la magnitud del campo no es demasiado grande, los electrones emitidos con la más alta energía aún alcanzan el ánodo y se genera una corriente eléctrica que será detectada por el amperímetro (A).

Si hacemos variar el voltaje (V) de manera que los electrones no logren alcanzar el ánodo y por lo tanto la corriente eléctrica cese, la energía cinética de los electrones emitidos, es máxima (Ec_(MÁX))

Este voltaje, V, se llama el voltaje de frenado (porque se frenan los electrones). Entonces cuando se aumenta el voltaje de frenado, se disminuye la corriente hasta que ningún electrón llegue al ánodo y la corriente sea cero. En este punto se puede expresar la energía de los electrones más energéticos como:

eV = Ec_(MÁX) = ½ mv² … (2)

Donde: e = carga del electrón = 1,6·10^-19 C

V= voltaje de frenado

Si reemplazamos la ecuación (2) en la ecuación (1):

hf = φ + e V

iNGRESA AL SIGUIENTE ENLACE Y ENCONTRARAS EJEMPLO Y PROBLEMAS PROPUESTOS:

http://sites.google.com/site/fisicapatodos/Home/FOTOELECTRICO.pdf