EFECTO FOTOELCTRICO

Hernndez Olivares Madelyn, Prez Andrade Gabriela. Laboratorio de Fsica Contempornea I, Facultad de Ciencias Universidad Nacional Autnoma de Mxico 04510 Mxico, D.F.

5 de Diciembre de 2014

RESUMEN

ABSTRACT

1. INTRODUCCIN.

1.1 Historia.La emisin de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la accin de la radiacin se denomina efecto fotoelctrico o emisin fotoelctrica (Ver Fig. 1). Sus caractersticas esenciales son: Para cada sustancia hay una frecuencia mnima o umbral de la radiacin electromagntica por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por ms intensa que sea la radiacin.

La emisin electrnica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiacin que incide sobre la superficie del metal, ya que hay ms energa disponible para liberar electrones [1]. Figura 1: Efecto fotoelctrico. Luz incidente sobre un metal y desprendimiento de electrones.

1.2 Efecto Fotoelctrico.Einstein explic las caractersticas del efecto fotoelctrico, suponiendo que cada electrn absorbe un fotn o cuanto de radiacin. La energa de un fotn E se obtiene multiplicando la frecuencia de la radiacin electromagntica incidente por un factor h, llamado constante de Planck, segn la ecuacin: E = h . . . (1)con h = 6.63 10 34 J s. De acuerdo a su teora, el electrn atmico que absorba la energa de un fotn podr escapar del tomo, venciendo la atraccin del material al realizar un trabajo W = h0 contra ste [2]. De este modo, la energa del fotoelectrn est dada de acuerdo a la expresin: h = Tmx + h0 . . . (2),donde h representa el contenido energtico del fotn de luz incidente, Tmx es la energa mxima de los electrones liberados y ho representa a la energa mnima necesaria para desalojar un electrn de la superficie metlica que recibe la iluminacin.De acuerdo con la ecuacin (2), la energa cintica mxima de los electrones emitidos es: Tmx = h W . . . (3) de donde se sigue inmediatamente que el efecto slo se presenta para frecuencias mayores que o En este experimento se mide la energa cintica de los fotoelectrones emitidos por el ctodo de un fototubo contra la frecuencia de la luz incidente, por el mtodo de un potencial de retardo. El potencial negativo Vf necesario para detener el flujo de electrones en el fototubo queda determinado por el hecho de que la energa potencial correspondiente eVf debe igualar la energa cintica inicial del electrn, donde e = 1.6 1019C es la carga de un electrn. De aqu, que el potencial de frenado Vf est dado por: eVf = h W . . . (4)Por consiguiente, una grfica de Vf vs. describir una lnea recta con ecuacin:. . . (5)con pendiente h/e y ordenada al origen W/e , lo que provee de un mtodo para determinar el valor de la constante de Planck.

2. DESCRIPCIN EXPERIMENTAL.

1.1 Dispositivo experimental.

1. Se conect y encendi la lmpara de mercurio Pasco OS-9286.

2. Frente a la fuente luminosa se coloc la entrada del monocromador. Para colimar los haces de entrada y salida se emplearon las placas con el nmero 2.

4. El electrmetro Keithley 610B fue encendido y conectado a la salida del fototubo. La escala se ajust para medir corriente en un rango de 1011A.

5. Se conect la fuente de voltaje directo, que es la fuente de poder del fototubo. Utilizando un multmetro Steren MUL-050.

6. Se dispuso el fototubo frente a la salida del monocromador.

Es importante mencionar que todas las mediciones se efectuaron en un cuarto oscuro.

El montaje del dispositivo se esquematiza en la Fig. 2.

1.2 Experimento 1: Espectro de Mercurio.

Se hizo un barrido de longitudes de onda, para el mercurio, con el objetivo de encontrar los mximos de intensidad para dicha lmpara, utilizando el dispositivo experimental antes descrito.

El barrido se hizo a 2V, en la fuente de poder. De 300-580 nm, cada nanmetro. Obteniendo la intensidad, con ayuda del electrmetro.

1.3 Experimento 2: Efecto fotoelctrico.

1. Para cada haz monocromtico incidente en el fototubo, procedente del espectro de emisin del mercurio, se midi la corriente elctrica producida en funcin de la diferencia de potencial aplicada por la fuente. Entre 4V y 2V, las mediciones se efectuaron cada 0.5V.

2. Se determin el potencial de frenado V f como aqul en que el electrmetro marc 0A de corriente.

3. Se midi la corriente elctrica en varios puntos previos y posteriores, al potencial de detencin Vf.

3. RESULTADOS Y DISCUSIN

a = -2.53769e-15 +/- 9.257e-16 b = 1 +/- 0.6288

4. CONCLUSIONES

5. BIBLIOGRAFA

[1] http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm

[2] http://www.geociencias.unam.mx/~angfsoto/fisicamoderna/presentaciones/PRACTICA1_Efecto%20Fotoelectrico.pdf