Junio 19-20, Opción A

a) Explica en qué consiste el efecto fotoeléctrico. ¿Qué es la frecuencia umbral?

b) La energía de extracción de electrones (función de trabajo) del cobre es 4,7 eV. Calcula la frecuencia umbral para el efecto fotoeléctrico en este metal. Si se ilumina con luz de 240 nm de longitud de onda, ¿cuál será el potencial de frenado de los electrones arrancados?

 Datos: Constante de Planck h = 6,63 x 10^-34 J·s; carga del electrón e = 1,60 x 10^{-19 C; 1 eV = 1,60 x 10-19} J; velocidad de la luz en el vacío c = 3,00 x 10⁸ m/s; 1 nm = 10^{-9 m}

 SOLUCIÓN

a)     Ver Septiembre 93-94, Opción B y Junio 02-03, Opción A

b)     Como hemos visto en a) W_extr = h·f_umbral

Luego f_umbral = 1,13·10¹⁵ Hz

Según hemos visto arriba, la interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico dice:

E_fotón = W_extracción ⁺ E_{cinética máxima}

Calculemos la Energía cinética máxima con que salen los electrones para determinar el potencial de frenado, pues

E_{cin max} = e·V_frenado

Estos cálculos los haremos en eV (igualmente se podrían hacer en Julios)

E_fotón = h·f = h·(c/λ)/1,60·10^-19 = 5,18 eV

Luego la Energía cinética máxima será:  5,18 – 4,7 = 0,48 eV

Lo que nos lleva a concluir que

V_frenado = 0,48 V