tc3 - fisica moderna - 32

7/22/2019 Tc3 - Fisica Moderna - 32

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TRABAJO COLABORATIVO 3

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAESCUALA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

GRUPO 32ACTIVIDAD 14

JAIRO PINILLOSGERMAN GUTIERREZ

BARBARA PRIETO

29 OCTUBRE DEL 2013BOGOTA


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INTRODUCCION

Mediante el desarrollo del presente trabajo colaborativo se pretende poner en prctica los temas

vistos en la unidad 3 del mdulo Fsica Moderna con ayuda del simulador para demostrar el efecto

fotoelctrico.


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EFECTO FOTOELCTRICO

El efecto fotoelctrico consiste en la emisin de electrones por un metal cuando se hace incidirsobre l una radiacin electromagntica (luz visible o ultravioleta, en general). A veces se incluyen enel trmino otros tipos de interaccin entre la luz y la materia:

Fotoconductividad: es el aumento de la conductividad elctrica de la materia o en diodosprovocada por la luz. Descubierta por Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad delsiglo XIX.

Efecto fotovoltaico: transformacin parcial de la energa luminosa en energa elctrica. Laprimera clula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por seleniorecubierto de una fina capa de oro.

El efecto fotoelctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, al observar que el arcoque salta entre dos electrodos conectados a alta tensin alcanza distancias mayores cuando se

ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicacin terica fue hechapor Albert Einstein, quien public en 1905 el revolucionario artculo Heurstica de la generacin yconversin de la luz, basando su formulacin de la fotoelectricidad en una extensin del trabajosobre los cuantos de Max Planck. Ms tarde Robert Andrews Millikan pas diez aos experimentandopara demostrar que la teora de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que s lo era. Esopermiti que Einstein y Millikan fueran condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923,respectivamente. Se podra decir que el efecto fotoelctrico es lo opuesto a los rayos X, ya que elefecto fotoelctrico dice que los fotones luminosos pueden transferir energa a los electrones. Losrayos X (no se saba que eran en ese tiempo, por eso la incgnita "X") son transformaciones de toda oparte de la energa cintica de un electrn en movimiento, en un fotn. Esto no solamente es posible,sino da la casualidad de que se descubri antes de que salieran a la luz los trabajos de Planck y

Einstein (aunque no se comprendi entonces).

Los fotones tienen una energa caracterstica determinada por la frecuencia de onda de la luz. Si untomo absorbe energa de un fotn que tiene mayor energa que la necesaria para expulsar unelectrn del material y que adems posee una velocidad bien dirigida hacia la superficie, entonces elelectrn puede ser extrado del material. Si la energa del fotn es demasiado pequea, el electrn esincapaz de escapar de la superficie del material. Los cambios en la intensidad de la luz no modifican laenerga de sus fotones, tan slo el nmero de electrones que pueden escapar de la superficie sobre laque incide y por lo tanto la energa de los electrones emitidos no depende de la intensidad de laradiacin que le llega, sino de su frecuencia. Si el fotn es absorbido parte de la energa se utiliza

para liberarlo del tomo y el resto contribuye a dotar de energa cintica a la partcula libre.En principio, todos los electrones son susceptibles de ser emitidos por efecto fotoelctrico. En realidadlos que ms salen son los que necesitan menos energa para salir.

En un aislante (dielctrico), los electrones ms energticos se encuentran en la banda de valencia. Enun metal, los electrones ms energticos estn en la banda de conduccin. En un semiconductor detipo N, son los electrones de la banda de conduccin que son los ms energticos. En unsemiconductor de tipo P tambin, pero hay muy pocos en la banda de conduccin. As que en ese tipode semiconductor hay que ir a buscar los electrones de la banda de valencia.

A la temperatura ambiente, los electrones ms energticos se encuentran cerca del nivel deFermi (salvo en los semiconductores intrnsecos en los cuales no hay electrones cerca del nivel de


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Fermi). La energa que hay que dar a un electrn para llevarlo desde el nivel de Fermi hasta elexterior del material se llama funcin trabajo, y la frecuencia mnima necesaria para que un electrnescape del metal recibe el nombre de frecuencia umbral. El valor de esa energa es muy variable ydepende del material, estado cristalino y, sobre todo de las ltimas capas atmicas que recubren lasuperficie del material. Los metales alcalinos (sodio, calcio, cesio, etc.) presentan las ms bajasfunciones de trabajo. An es necesario que las superficies estn limpias al nivel atmico. Una de la

ms grandes dificultades de las experiencias de Millikan era que haba que fabricar las superficies demetal en el vaco

Funcin de trabajo en el efecto fotoelctrico

La funcin de trabajo es la energa mnima que debe proporcionarse a un electrn para liberarlo de lasuperficie de una sustancia determinada. En el efecto fotoelctrico, la excitacin electrnica esobtenida por absorcin de unfotn.(Cuando un electrn adquiere energa, ste salta de un nivel deenerga a otro en saltos cunticos. Este proceso se llama excitacin de un electrn y los niveles altosde energa se llaman estados excitados).Si la energa del fotn es mayor que la funcin de trabajo dela sustancia, se produce laemisin fotoelctrica y el electrn es liberado de la superficie. (El excesode energa del fotn se traduce en la liberacin del electrn conenerga cintica distinta de cero).

La funcin de trabajo fotoelctrica es

W= hf0

Dnde hes laconstante de Planck y f0es la frecuencia mnima (umbral) del fotn, requerida paraproducir la emisin fotoelctrica.

Compara este fenmeno con lo que ocurrira si se dispara con un arma o varias armas derepeticin sobre un muro de concreto. Realizar el ejercicio mental, y responda si el nmero laspartculas desprendidas por el muro, depende de la frecuencia de los disparo, depende de laintensidad de los mismos. Hallar la diferencia con el efecto fotoelctrico, y responder porque elefecto fotoelctrico es un fenmeno que presenta un comportamiento totalmente diferente ala experiencia macroscpica de la cual estamos habituados.

Al realizar el anlisis que nos expone la gua referente al accionar (disparar) un arma o varias seencuentra que a mayor frecuencia de disparos se desprenden ms partculas del muro, en elefecto Fotoelctricosi la luz es ms intensa significa ms energa a lo largo del frente de onda yms electrones deben de arrancarse de la placa.

Porque el efecto fotoelctrico es un fenmeno que presenta un comportamiento totalmentediferente a la experiencia macroscpica de la cual estamos habituados.

La luz que incide sobre una placa de metal que debe tener una frecuencia mnima para arrancar loselectrones del metal. Esta frecuencia mnima vara con la clase de metal que se utilice. Acomparacin de los efectos macroscpicos encontramos que a mayor frecuencia hay msdesprendimiento de partculas en el caso de disparar a un muro.
http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotoel%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Excitaci%C3%B3n_electr%C3%B3nica&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Emisi%C3%B3n_fotoel%C3%A9ctrica&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Planckhttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Planckhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Emisi%C3%B3n_fotoel%C3%A9ctrica&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Excitaci%C3%B3n_electr%C3%B3nica&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotoel%C3%A9ctrico


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0. Con el fin de garantizar que todos los estudiante interacten con el simulador quese encuentra en el espacio titulado Ova unidad 3, todos los estudiantes debenhacer simulaciones con los datos de la tabla de datos del trabajo colaborativo 3,son 14 filas que deben dividirse entre los integrantes del grupo.

Por cada fila de datos encontraran un valor de intensidad y un valor de longitud deonda, cada simulacin debe realizarse por lo menos para tres materiales de los 6materiales disponibles (Sodio, Zinc, Cobre, Platino, Calcio y ?????)Cada medida realizada por un compaero del grupo ser revisada por otrocompaero. Solo se recibe una tabla de datos por grupo donde se indique quienmidi y quien reviso.

Para el desarrollo de este primer planteamiento, mediante el uso del simulador propuesto para elefecto fotoelctrico ilustraremos las imgenes a diferentes valores de intensidad lumnica, longitud deonda y tipo de material, segn los datos obtenidos en la siguiente tabla.

Intensidad: 26% Longitud de Onda: 694

1. Sodio


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En esta simulacin con una intensidad lumnica del 26% y una longitud de onda de 694 no se observdesprendimiento de electrones del material Sodio pero si se obtuvo que manteniendo la intensidadlumnica al 26% y disminuyendo la frecuencia, entre ms pequea fuera la frecuencia ms rpidoseria el desprendimiento de electrones del material.

1. Zinc

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 26% y una longitud de onda de 694 no seobserv desprendimiento de electrones del material Zinc, se experiment manteniendo la mismafrecuencia y variando la intensidad lumnica del cual no se observ ningn cambio, sucomportamiento fue igual al estado inicial por lo tanto se corroboro que el efecto fotoelctrico eneste material es muy similar al experimento anterior con el material Sodio.


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1. Cobre

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 26% y una longitud de onda de 694 no se observdesprendimiento de electrones del material Cobre y de igual manera se identific que es posibleconseguir desprendimiento de electrones del material cobre siempre y cuando la frecuencia sea menoro igual a 263 sin importar la intensidad lumnica.

1. Platino

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 26% y una longitud de onda de 694 no se observdesprendimiento de electrones del material Platino, es posible conseguir desprendimiento deelectrones cuando la frecuencia es inferior a 196.


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1. Calcio

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 26% y una longitud de onda de 694 no se observdesprendimiento de electrones del material Calcio, en este caso se obtuvo desprendimiento deelectrones del material al tener una frecuencia menor o igual a 420 y justo en este momento alaumentar el valor del voltaje en la fuente, los electrones aumentan su velocidad de desprendimiento.


2. Sodio

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 20% y una longitud de onda de 578 no se observdesprendimiento de electrones del material Sodio pero si se obtuvo desprendimiento de electrones altener una frecuencia de 538 y justo en este momento al aumentar la intensidad luminosa se


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desprenden mayor cantidad de electrones y al disminuir la intensidad luminosa se desprenden menoselectrones.

2. Zinc

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 20% y una longitud de onda de 578 no se observdesprendimiento de electrones del material Zinc pero se obtuvo desprendimiento de electrones altener una frecuencia de 280 y si la intensidad luminosa es mayor a 8%.

2. Cobre

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 20% y una longitud de onda de 578 no se observdesprendimiento de electrones del material Cobre pero se obtuvo desprendimiento de electrones al


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tener una frecuencia de 250 y sin importar la intensidad luminosa, siempre y cuando exista abradesprendimiento de electrones.

2. Platino

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 20% y una longitud de onda de 578 no se observdesprendimiento de electrones del material Cobre pero se obtuvo desprendimiento de electrones altener una frecuencia de 182.

2. Calcio

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 20% y una longitud de onda de 578 no se observdesprendimiento de electrones del material Calcio pero si se obtuvo desprendimiento de electrones altener una frecuencia de 427 y justo en este momento al aumentar la intensidad luminosa sedesprenden mayor cantidad de electrones y al disminuir la intensidad luminosa se desprenden menoselectrones.


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3. Sodio

En este caso se observ que al aumentar el valor de la fuente, a media que se aumentaba el voltajeaumentaba la velocidad de desprendimiento de electrones lo cual acarrea un aumento de la velocidaden los electrones desde el desprendimiento del metal hasta su punto de llegada, y al mantener unvoltaje negativo los electrones se desprendan del metal pero volvan a su punto de origen, serevotaban.

3. Zinc

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 70% y una longitud de onda de 482 no se observdesprendimiento de electrones del material Zinc pero se obtuvo desprendimiento de electrones al


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tener una frecuencia de 285 con una corriente igual a cero y al disminuir la frecuencia aumentaba lacorriente y por ende la velocidad de desprendimiento de los electrones.

3. Cobre

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 70% y una longitud de onda de 482 no se observdesprendimiento de electrones del material Cobre pero se logr un desprendimiento de electrones auna frecuencia de 235 con una fuente de voltaje de -8 voltios, los electrones no logran un recorridofluido debido a que al invertir la polaridad de la fuente esta absorbe los electrones.

3. Platino

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 70% y una longitud de onda de 482 no se observdesprendimiento de electrones del material Platino pero se obtuvo desprendimiento de electrones al


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tener una frecuencia de 185 bcon una corriente igual a cero y al disminuir la frecuencia aumentaba lacorriente y por ende la velocidad de desprendimiento de los electrones.

3. Calcio

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 70% y una longitud de onda de 482 no se observdesprendimiento de electrones del material Calcio pero se obtuvo desprendimiento de electrones altener una frecuencia de 425 con una corriente igual a cero y al disminuir la frecuencia aumentaba lacorriente y por ende la velocidad de desprendimiento de los electrones.


4. Sodio


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En esta simulacin con una intensidad lumnica del 95% y una longitud de onda de 787 no se observdesprendimiento de electrones del material Sodio pero se obtuvo desprendimiento de electrones altener una frecuencia de 538 de lo cual se identific que al aumentar el valor de la intensidad lumnicaaumenta tambin el valor de la frecuencia para obtener el desprendimiento de electrones.

4. Zinc

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 95% y una longitud de onda de 787 no se observdesprendimiento de electrones del material Zinc pero se obtuvo desprendimiento de electrones altener una frecuencia de 275.

4. Cobre

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 95% y una longitud de onda de 787 no se observdesprendimiento de electrones del material Cobre pero se obtuvo desprendimiento de electrones al


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tener una frecuencia de 258 donde al aumentar el valor del voltaje aumentaba la velocidad de loselectrones mientras que la corriente se mantena constante en 0.002.

4. Platino

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 95% y una longitud de onda de 787 no se observdesprendimiento de electrones del material Platino pero se obtuvo desprendimiento de electrones altener una frecuencia de 195 donde al variar el valor del voltaje e invertir su polaridad no afectaba elvalor de la corriente el cual siempre se mantuvo en 0.

4. Calcio

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 95% y una longitud de onda de 787 no se observdesprendimiento de electrones del material Platino pero se obtuvo desprendimiento de electrones al


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tener una frecuencia de 422 y al disminuir al mnimo su intensidad lumnica igual se conseguadesprendimiento de electrones.

Intensidad: 16% Longitud de Onda:798

5. Sodio

Parmetros inicialesIntensidad de luz: 16%Longitud de onda 798

Resultados

Bajo los parmetros iniciales, se evidencia que la intensidad de la luz en muy baja, dando comoresultado que no se presente desprendimiento de electrones de la placa. A pesar que la longitud deonda es alta, no influye directamente en el desprendimiento de electrones, a esa corriente ocorrientes mximas. Se obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 0.78 A) para unalongitud de onda de 262 nm.

5. Zinc


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Resultados

Bajo los parmetros iniciales, se evidencia igual comportamiento al ejercicio con la placa de sodio. Hayvariacin en el comportamiento cuando se aumenta considerablemente la corriente y se disminuye lalongitud de onda. Al variar el valor del voltaje, a 2.8 v aumenta la velocidad de los electrones entreplacas sin variar su flujo. Se obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 0.78 A)

para una longitud de onda de 168 nm.

5. Cobre


Resultados

Bajo los parmetros iniciales, se evidencia igual comportamiento al ejercicio con la placa de sodio. Hayvariacin en el comportamiento cuando se aumenta corriente en un pequeo porcentaje, a partir del50% se evidencia variacin en el desprendimiento de electrones; de disminuye la longitud de onda,tambin. Se evidencia aumento de la velocidad de los electrones entre placas sin variar su flujo, con


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un voltaje de 5,6v. Se obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 0.389 A) para unalongitud de onda de 160 nm.

5. Platino


Resultados

Bajo los parmetros iniciales, se evidencia igual comportamiento al ejercicio con la placa de sodio. Seevidencia una respuesta ms rpida al variar las condiciones de longitud de onda (disminuyendo losvalores) y trabajando con valores de corriente, relativamente bajos. Se empieza a ver una leveatraccin de electrones con un voltaje negativo de -2,4v. Se obtuvo una mayor emisin de electrones(corriente mxima: 0.038 A) para una longitud de onda de 135 nm.


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5. Calcio


Resultados

Bajo los parmetros iniciales, se evidencia igual comportamiento al ejercicio con la placa de sodio. Hayvariacin en el comportamiento cuando se aplica 100% de corriente, y la longitud de onda aunpermanece en los rangos UV. Al variar el valor del voltaje, a 2.6 v aumenta la velocidad de loselectrones entre placas sin variar su flujo. Se obtuvo una mayor emisin de electrones (corrientemxima: 0.179 A) para una longitud de onda de 317 nm.


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6.Parmetros inicialesIntensidad de luz: 6%Longitud de onda 660


Sodio Zinc

Cobre Platino


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Calcio COMPORTAMIENTO GENERAL

No se evidencia desprendimiento de electronescon ninguna de las placas trabajadas y losparmetros iniciales dados.

Se realizo un segundo ejercicio, para cadaelemento en cual de variaba su voltaje depolarizacin gradualmente desde 0 hasta8v ydesde 0 hasta 8v. Se evidencia que elcomportamiento es el mismo y no presentadesprendimiento de placas.

Parmetro: Corriente CONSTANTE Sodio : Se evidencia un mnimo desprendimientode electrones, en el rango de 185nm a 273nmen la variacin de longitud de onda.

Zinc: A partir de Long. De onda de 273 nm, nose evidencia desprendimiento de electrones,por el contrario al sodio el rango que abarca

Cobre: A partir de Long. De onda de 204 nm,no se evidencia desprendimiento de electrones,


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est desde el nivel minimo 100nm a 170 nm. Rango con desprendimiento 100nm a 200nm.

Platino:

Con dificultad se crea un desprendimiento deelectrones, en la longitud de onda mnima.

Calcio

Presenta el mayor rango de cobertura dedesprendimiento mnimo de electrones, abarcauna long. De onda 100nm a 400 nm.

7.Parmetros inicialesIntensidad de luz: 98%Longitud de onda 381


Sodio Zinc

Cobre Platino


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No se evidencia desprendimiento de electronesen las placas de cobre y platino y losparmetros iniciales dados.

En las placas de Sodio, zinc y calcio. Hay grancantidad de electrones desplazndose entre lados placas. Predominando mayor intensidaden la placa de Sodio.

Parmetro: Longitud de onda CONSTANTE Sodio : Se evidencia que a medida que seaumenta la corriente, aumentaprogresivamente la cantidad de electrones. Deigual forma se hace variacin en el voltaje, amedida que el voltaje aumenta positivamente,la velocidad de los electrones aumenta.

Zinc: No hay desprendimiento de electronespara ningn valor de corriente.

Cobre: No hay desprendimiento de electronespara ningn valor de corriente.


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Platino:

No hay desprendimiento de electrones paraningn valor de corriente.

Calcio: A partir de una intensidad promedio del50%, se evidencia aumento progresivo delflujo de electrones hasta llegar a su mximacorriente de 0,026 A

8.

Parmetros inicialesIntensidad de luz: 12%

Longitud de onda 401


Sodio Zinc

Cobre Platino


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No se evidencia desprendimiento de electronesen las placas de Zinc, cobre y platino y losparmetros iniciales dados.

Se realizo un segundo ejercicio, para cadaelemento en cual de variaba su voltaje depolarizacin gradualmente desde 0 hasta8v ydesde 0 hasta 8v. Se evidencia que elcomportamiento es el mismo y no presentadesprendimiento de placas, a excepcin de lasplacas de sodio, las cuales presentan un flujoconstante y aceleracin de velocidad.

Al hacer variacin de los parmetros ConstanteCORRIENTE y constante LONGITUD DE ONDA.No hay variacin en el comportamiento de losexperimentos observados.

9.


Sodio Zinc


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Cobre Platino


Se evidencia un comportamiento generalizadopara cada placa, los electrones fluyenconstantemente en direccin positivo- negativadada por la pila.

La mayor variacin se observa en la intensidadde corriente, ya que para cada placa laintensidad aumenta o disminuyesignificativamente, como se muestra en lasgraficas.


10.Sodio


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Parmetros inicialesIntensidad de luz: 82%Longitud de onda 185ResultadosSe obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 1,342 A) para una longitud de ondade 185 nm, de acuerdo al siguiente diagrama de simulacin:

En este caso se observ que al aumentar el valor de la fuente, a media que se aumentaba el voltaje

aumentaba la velocidad de desprendimiento de electrones lo cual acarrea un aumento de la velocidaden los electrones desde el desprendimiento del metal hasta su punto de llegada, y al mantener unvoltaje negativo los electrones se desprendan del metal pero volvan a su punto de origen, serevotaban.

10.ZincIntensidad: 82% Longitud de Onda:185


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Parmetros inicialesIntensidad de luz: 82%Longitud de onda 185ResultadosSe obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 0.484 A) para una longitud de ondade 185 nm, de acuerdo al siguiente diagrama de simulacin:

En este caso se observ que al aumentar el valor de la fuente, a media que se aumentaba el voltajeaumentaba la velocidad de desprendimiento de electrones lo cual acarrea un aumento de la velocidaden los electrones desde el desprendimiento del metal hasta su punto de llegada, y al mantener un

voltaje negativo los electrones se desprendan del metal pero volvan a su punto de origen, serevotaban.

10. Cobre



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10. Platino



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10. Calcio



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En este caso se observ que al aumentar el valor de la fuente, a media que se aumentaba el voltajeaumentaba la velocidad de desprendimiento de electrones lo cual acarrea un aumento de la velocidad

en los electrones desde el desprendimiento del metal hasta su punto de llegada, y al mantener unvoltaje negativo los electrones se desprendan del metal pero volvan a su punto de origen, serevotaban.

11.SodioIntensidad: 10% Longitud de Onda:441


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12.ZincIntensidad: 10% Longitud de Onda:441


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Parmetros inicialesIntensidad de luz: 10%Longitud de onda 441ResultadosSe obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 0.0 A) para una longitud de onda de441 nm, de acuerdo al siguiente diagrama de simulacin:

En esta simulacin con una intensidad lumnica del 10% y una longitud de onda de 441 no se observdesprendimiento de electrones del material Zinc.

11.CobreIntensidad: 10% Longitud de Onda:441


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En esta simulacin con una intensidad lumnica del 10% y una longitud de onda de 5441 no seobserv desprendimiento de electrones del material Cobre.

11.PlatinoIntensidad: 10% Longitud de Onda:441


En esta simulacin con una intensidad lumnica del 10% y una longitud de onda de 441 no se observdesprendimiento de electrones del material Platino.

11.CalcioIntensidad: 10% Longitud de Onda:441


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En esta simulacin con una intensidad lumnica del 10% y una longitud de onda de 441 no se observdesprendimiento de electrones del material Calcio.

12.SodioIntensidad: 81% Longitud de Onda: 362


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12.Zinc


Parmetros inicialesIntensidad de luz: 81%Longitud de onda 362Resultados

Se obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 0.0 A) para una longitud de onda de362 nm, de acuerdo al siguiente diagrama de simulacin:


12.CobreIntensidad: 81% Longitud de Onda: 362


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En esta simulacin con una intensidad lumnica del 81% y una longitud de onda de 362 no se observdesprendimiento de electrones del material Cobre.

12. Platino Intensidad: 81% Longitud de Onda: 362


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12. Calcio


Parmetros inicialesIntensidad de luz: 81%Longitud de onda 362ResultadosSe obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 0.044A) para una longitud de onda de362 nm, de acuerdo al siguiente diagrama de simulacin:


13. SodioIntensidad: 84% Longitud de Onda:615


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En esta simulacin con una intensidad lumnica del 81% y una longitud de onda de 615 no se observdesprendimiento de electrones del material Sodio.

13. Zinc



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14.CobreIntensidad: 84% Longitud de Onda:615


En esta simulacin con una intensidad lumnica del 81% y una longitud de onda de 615 no se observ

desprendimiento de electrones del material Cobre.

13.PlatinoIntensidad: 84% Longitud de Onda:615


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14.Calcio



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14. Sodio


Parmetros inicialesIntensidad de luz: 76%Longitud de onda 217ResultadosSe obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 1.057A) para una longitud de onda de217 nm, de acuerdo al siguiente diagrama de simulacin:


14. Zinc



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Parmetros inicialesIntensidad de luz: 76%Longitud de onda 217ResultadosSe obtuvo una mayor emisin de electrones (corriente mxima: 0.181) para una longitud de onda de217 nm, de acuerdo al siguiente diagrama de simulacin:


14. Cobre



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14. Platino



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14. CalcioIntensidad: 76% Longitud de Onda:217


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1. Entraran al link ovas unidad 3 e interactuar con el laboratorio virtual sobre el efectofotoelctrico. Para cada target, el estudiante deber encontrar la longitud de onda para lacual el material seleccionado libera electrones una vez es bombardeado por los fotonesenviados por la lmpara. Asociar a esta longitud de onda, su frecuencia correspondiente.

Comprobar si la emisin de electrones depende de la intensidad de la luz o de lafrecuencia de los fotones.

Cada experiencia debe hacerse para el sodio, Zinc, Cobre, Platino, Calcio, y para elmaterial desconocido. Presentar un informe de laboratorio, con sus respectivos anlisis.Documentarse adecuadamente sobre el efecto fotoelctrico, la informacin encontradales permitir entender la base terica del fenmeno a estudiar, es importante que en elinforme la documentacin terica no exceda ms del 20% del informe

En la siguiente tabla se observa que el valor de longitud de onda mximo para la emisin de

electrones depende de la placa laminar metlica que se utilice.

Sodio Zinc Cobre Platino Calcio ?????

[]

[] []

[] []

[] []

[] [] [ []

[]

539 5,510^14

288 1,010^15

263 1,110^15

196 1,51^15

427 7,01^14

335 8,910^14

Para el clculo de este valor mximo de longitud de onda, se procedi a tomar lo valores de noemisin mnimo al 52% de intensidad Avalores de emisin al 52%B, decremento de intensidadun valor de 13% de no emisin Ce incrementos de intensidad hasta 88% de no emisin D paraobservar que la emisin de electrones de la placa laminar metlica no de pende de la intensidad sinoque nica y exclusivamente depende de la frecuencia de incidencia (longitud de onda) y del materialde la placa.


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2. Despus de Analizar el laboratorio, debern responder si el desprendimiento de loselectrones depende de la frecuencia de la seal emitida por el foco de luz en lapalca, o depende de la intensidad de la luz. Demostrar esta respuesta con lasmediciones

De acuerdo a las imgenes expuestas en el punto anterior (1), se puede deducir que eldesprendimiento de electrones de la placa laminar no depende de la intensidad de luz con la que seincide la misma sino que depende de la longitud de onda, de la seal emitida por el foco de luz en laplaca. A menor longitud de onda, mayor frecuencia y mayor nmero de electrones desprendidos.

3. Sobre el nmero de electrones emitidos, responder si depende de la frecuenciaemitida por la seal electromagntica sobre la placa, depende la intensidad de laseal electromagntica? Demostrar esta respuesta con las mediciones

De acuerdo a la ilustracin anterior, se puede concluir que el nmero de electrones emitidos en uninstante de tiempo dado depende nicamente de la intensidad de la seal electromagntica que


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influya en la placa laminar metlica. En otras palabras, el nmero de electrones emitidos esproporcional a la intensidad de luz incidente.

4. Responder si el voltaje mnimo para el cual no se reciben electrones entre lasplacas del experimento es diferente para cada material? Demostrar esta respuesta

con las mediciones, para este punto es importante documentarse sobre la funcinde trabajo en el efecto fotoelctrico

Para comprobar esta actividad, se utiliz para cada material, el valor de longitud de ondamnimo para que se presente emisin de electrones entre las placas y se empez a modificarel valor de tensin hasta encontrar un valor mnimo para evitar dicha emisin, obteniendo asdiferentes valores de tensin para los diferentes materiales utilizados. Concluyendo que elvoltaje de frenado depende del material y que el valor de longitud de onda, frecuencia,tambin depende del mismo; concluyendo as de que existe una relacin muy cercana entre lafrecuencia umbral y el voltaje de frenado . En la tabla siguiente, se encuentran losvalores de tensin de frenado calculados mediante el simulador.

5. Compara este fenmeno con lo que ocurrira si se dispara con un arma variasarmas de repeticin sobre un muro de concreto. Realizar el ejercicio mental, yresponda si el nmero las partculas desprendidas por el muro, depende de lafrecuencia de los disparo, depende de la intensidad de los mismos. Hallar ladiferencia con el efecto fotoelctrico, y responder porque el efecto fotoelctrico esun fenmeno que presenta un comportamiento totalmente diferente a laexperiencia macroscpica de la cual estamos habituados

Para el caso de un arma o varias armas de repeticin que se disparan al mismo tiempo a unmuro de concreto, las partculas desprendidas del muro debido al impacto de las balas

disparadas dependen tanto de la intensidad del disparo o del arma como de la frecuencia dedisparo. A una mayor intensidad de disparo o del arma, por cada impacto producir mayornmero de partculas desprendidas del muro. Con una mayor frecuencia de disparo se produceun mayor nmero de partculas que con una menor frecuencia, con el mismo nmero dedisparo, pero en un intervalo de tiempo mucho menor. El efecto fotoelctrico difiere delfenmeno del disparo del arma debido a que se trata de describir partculas de tamaos muypequeos que viajan a grandes velocidades impidiendo que se cumpla la mecnica clsicacomo se cumple en el fenmeno de disparo del arma y su descripcin es posible nicamente atravs de la fsica moderna.


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CONCLUSIONES

Comprobamos que el efecto fotoelctrico se produce de manera inmediata apenas se rompe elumbral de frecuencia para el cual, un valor por debajo de este valor, no ocurre el efecto.

Descubrimos que el nmero de electrones desprendidos no depende de la frecuenciapropiamente sino de la intensidad de la luz incidente. De lo cual a mayor intensidad, mayornmero de electrones desprendidos.

Concluimos que el potencial de frenado depende del material. Ya que para un material queposea un mayor umbral de frecuencia de no emisin de electrones, ser mayor el potencial defrenado.

El diferencial de voltaje, est directamente relacionado con la velocidad del flujo de loselectrones; S el voltaje es positivo y va aumentando gradualmente, de igual forma ser elcomportamiento de los electrones acelerando. Por el contrario s los electrones se excitan conuna tensin negativa, los electrones se devuelven a la placa de partida, de acuerdo a laintensidad de corriente se determina la energa del movimiento, que ser equivalente a ladistancia que el electrn alcance a recorrer antes volver a la placa de inicio.

En forma general, el comportamiento del sistema muestra que a mayor intensidad de luz, haymayor flujo de electrones a travs de las placas. De igual forma cumpliendo la condicinmencionada, se complementa mayor flujo de electrones con menor longitud de onda, deacuerdo al material trabajado.


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BIBLIOGRAFIA

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RODRGUEZ Meza MAra y CERVANTES-COT J.L. El efecto fotoelctrico. Depto. De Fsica,Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares. Mxico. Pg:22. http://www.fisica.ru/dfmg/teacher/archivos/efecto_fotoelectrico.pdf

tc3 - fisica moderna - 32

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