AMPLIACIÓN DE FÍSICA

Jhony Rodrigo da Silva

INFORME EFECTO FOTOELÉCTRICO

OBJETIVO

El objetivo de esta práctica es el estudio del efecto fotoeléctrico y la determinación de la

constante de Planck (h), así como de la función trabajo (W) y la frecuencia umbral (f). Lo

fenómeno fotoeléctrico es conocido como la expulsión de electrones provocado pela incidencia

de la radiación electromagnética sobre algún material.

TEORIA

En 1920 se realizaran pruebas que comprobaron que gran parte de los metales, al ser

sometidos a fuentes de irradiación, estos emiten electrones, a este evento se le denomino

efecto fotoeléctrico, y se ha visto que:

La emisión depende de la frecuencia de la luz, y para cada metal existe una frecuencia

crítica o umbral bajo la cual este es incapaz de liberar electrones (modelo cuántico).

Se ha observado que si la frecuencia de la radiación incidente superior al umbral de

liberación es incrementada, la energía de los electrones emitidos incrementa linealmente

(modelo mecánica clásica).

La energía cinética de lo electrón expulsado do metal es:

EC=EC0−φ=hν−φ

Donde, φ

es lo trabajo realizado para arrancar o electrón do metal. La energía cinética

máxima dos electrones emitidos es dada por:

ECmáx=eV 0=hν−φ

Donde la ECmáx

es la energía cinética máxima de los electrones, la cual se determina

midiendo el valor del voltaje V 0 (en voltios) para el cual la corriente se anula, obteniéndose

condiciones para las cuales ECmáx=eV 0 , con e=1,602 x10

−19

La frecuencia umbral, f, es el valor de la frecuencia de los fotones que solamente tienen

energía para romper los enlaces de los electrones de valencia siendo igual a:

f o=φ /h

Para

E=hf=hcλ

hf =hc

λ→ f = c

λ conc=3,0x 108m /s

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Con el voltímetro en la escala de 2V medimos la corriente como presentada en la tabla

variando los filtros de λ conocida.

Tabla 1

Con la ecuación de Einstein para el efecto fotoeléctrico podremos obtener la constante

de Planck h y la función de trabajo W. Con lo ajuste de mínimos cuadrados presentado

obtenemos los valores con la Energía cinética máxima en función de la frecuencia.

λ (nm) (V 0±∆V 0 )V Frecuencia(hz) (Ecmzx+∆Ecmax )J

366 (1,73±0,001) 8,198 x1014 (2,768 x10−19±0,002 x10−19)

405 (1,421±0,001) 7,407 x1014 (2,274 x 10−19±0,002 x10−19)

436 (1,247±0,001) 6,880 x1014 (1,995 x10−19±0,002x 10−19)

546 (0,753±0,001) 5,494 x 1014 1,205 x10−19±0,002x 10−19 ¿

578 (0,623±0,01) 5,190 x1014 (9,968 x 10−20±0,160 x10−20)

Como se afirma en la teoría, la relación matemática se relaciona linealmente. Así, el

método de los mínimos cuadrados resulta que los valores para el coeficiente lineal e

intercepción recta, con sus respectivos errores son:

B=(−1,963 x10−19±0,005 x 10−19)

A=(5,736 x10−34±0,009 x10−34)

R2=0,99925446

Con la ecuacíon ECmáx=hν−φ tenemos que

y=ax+by=EC

máx

a=hx=vb=−φ

∴h=(5,736 x 10−34±0,009 x 10−34 )J . s

φ=(1 ,963 x10−19±0 ,005 x10−19) J

El error relativo de este resultado es de 13,29 % cuando comparado al valor teórico

h=6,62x 10−34 J . s

Conclusión

Cabe mencionar que el indicador R2=0,99925446 de la ecuación del grafico es

superior a 0,99, lo que demuestra tu comportamiento del tipo lineal. Con la pendiente

encontramos el valor de la constante de Planck con su debido error, siendo el error relativo de

13,29 % en relación al valor teórico. Conseguimos observar también la relación que existe entre

la energía de fotoelectrones con la intensidad y frecuencia de la luz.

BIBLIOGRAFIA

NUSSENZVEIG H. M., Curso de física Básica, Vol. 4, Ótica, Relatividade, física

Quântica, 4ta Edicion, Editora Blucher, 2011, São Paulo, Brasil.

RESNICK R., Halliday D., Krane K., Física, Vol. 2, 4ta Edición, Compañía Editorial

Continental, 2000, D.F., México. 2.

ARBOLEDAS, Inmaculada Alados. Curso de Fundamentos Físicos de la informática.

ARBOLEDAS, Inmaculada Alados. Experiencias de Laboratorio de Fundamentos

Físicos.

Página Web da disciplina.

http://www.labdid.if.usp.br/~estrutura

Melissinos, Experiments in Modern Physics