Septiembre 12-13, Opción A

a)      Explicar en qué consiste el efecto fotoeléctrico y qué es el potencial de frenado (o de corte).

b)      Cuando se ilumina una célula fotoeléctrica con una radiación de longitud de onda λ₁ = 410 nm, se observa que la velocidad máxima de los electrones emitidos es el doble que cuando la placa se ilumina con una radiación de longitud de onda λ₂ = 500 nm. Determinar el trabajo de extracción. Calcular el potencial de frenado necesario para anular la corriente en ambos casos.

Datos:  h = 6,63 · 10^-34 J s; c = 3,00·10⁸ m/s; e = 1,6·10^-19 C;  1 nm = 10^-9 m

SOLUCIÓN

1. Ver Junio 04-05, Opción A

2. Si la velocidad máxima de los electrones es doble, su energía cinética máxima (½·m·v²) será 4 veces mayor.

E_{cin. máx1}  = 4·E_{cin. máx2}

Cómo hemos visto en el apartado anterior:

h·f₁ = W_extraccion + E_{cin. máx1} =  W_extraccion + 4·E_{cin. máx2}

h·f₂ = W_extraccion + E_{cin. máx2}

Combinando ambas ecuaciones obtenemos:

Para calcular el potencial de frenado, debemos obtener las energías cinéticas máximas en cada caso:

E_{cin. máx1} = h·f₁ - W_extraccion = h·c / λ₁ - W_extraccion = 1,164·10^-19 J = 0,728 eV

E_{cin. máx2} = h·f₂ - W_extraccion = h·c / λ₂ - W_extraccion = 0,291·10^-19 J = 0,182eV

Que como podemos comprobar es 4 veces mayor en el primer caso que en el segundo

 Obtener los potenciales de frenado es trivial expresando la energía cinética máxima en eV

V_{frenado 1} = 0,728 V

V_{frenado 2} = 0,182 V