Junio 16-17, Opción A
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a)    Explique en qué consiste el efecto fotoeléctrico. ¿Qué es la frecuencia umbral?

b)   La energía de extracción de electrones (función de trabajo) del oro es 5,1 eV. Calcule la frecuencia umbral para el efecto fotoeléctrico de este metal. Calcule el potencial de frenado de los electrones arrancados cuando se ilumina una muestra de oro con luz de 230 nm de longitud de onda.

Datos: Constante de Planck, h = 6,63.10-34 J•s; velocidad de la luz en el vacío,

c = 3.108 m•s-1; carga del electrón e = 1,60.10-19 C ; 1 eV = 1,60-10-19J; 1 nm = 10-9 m.

SOLUCIÓN

a)      Ver Septiembre 93/94, Opción AJunio 02/03, Opción A

b)      Según acabamos de ver el trabajo o energía de extracción es igual a h·fumbral

De aquí, con el correspondiente cambio de unidades, obtenemos:

El potencial de frenado lo podemos obtener mediante la interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico.

La energía del fotón incidente será:

Así la energía cinética máxima con la que saldrá el electrón extraído será:

Ecin max = Efotón - Eextracción = 0,305 eV

El potencial que deberemos aplicar para frenar estos electrones será:

Vfrenado = 0,305 V

(El hacer los cálculos en eV nos facilita obtener el valor del potencial de frenado, pero igual se podría obtener en Julios y dividir por la carga del electrón)