El estudio del efecto fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico fue descubierto por H. Hertz en 1887 y consiste en la emisión de electrones por algunos metales cuando son iluminados con luz. En 1905, A. Einstein pudo explicar el efecto fotoeléctrico basándose en la hipótesis de Planck. En esta sección vamos a usar un simulador gratuito para el estudio del efecto fotoeléctrico

Simulador efecto fotoeléctrico

En primer lugar ve a la página web del simulador. http://www.varga.org/recursos-educativos/efecto-fotoelectrico/index.html y corroborar sus conclusiones sobre este fenómeno. La herramienta nos permite explicar cómo afecta la longitud de onda de la radiación incidente y la intensidad de la luz a su capacidad para liberar electrones de la superficie de un metal. Se trata de una aplicación muy útil para el análisis de los parámetros fundamentales en este efecto.

Verás que está en castellano y que te permite trabajar con varias magnitudes claves en el estudio del efecto fotoeléctrico. También podemos establecer gráficas energía frente a frecuencia y energía frente a longitud de onda.

Por último para realizar la simulación completa tenemos que establecer la intensidad del haz luminoso y el potencial de frenado necesario para frenar los fotoelectrones arrancados de la superficie metálica.

Podemos seleccionar la superficie metálica del cátodo sobre la que vamos a aplicar la radiación incidente, cliqueando en el desplegable del metal. Esta simulación nos permite trabajar con un rango amplio de superficies (aluminio, cobre, cobalto y así hasta veintidós metales diferentes).

Una vez seleccionado el metal, la aplicación, por defecto, establece la frecuencia umbral (f0) y el trabajo de extracción (We) asociado a la superficie.

Igualmente podemos elegir mediante un cursor la longitud de onda de la radiación (λ) con la que vamos a incidir sobre el metal y al mismo tiempo nos ofrece la posibilidad de conocer la energía del fotón incidente (E = h · f).

Así, por ejemplo, si elegimos el sodio como superficie metálica, la aplicación nos establece una frecuencia umbral (f0) con valor 5,51 ·1014 s –1 y un trabajo de extracción (We) cuyo valor es 2,28 eV.

Si iluminamos la superficie con una radiación incidente de longitud de onda λ = 645 nm observamos que no conseguimos arrancar electrones (la energía asociada a la radiación es inferior al trabajo de extracción). En cambio, si utilizamos una radiación incidente de longitud de onda λ = 400 nm conseguimos arrancar electrones de la superficie (la energía asociada a la radiación es superior al trabajo de extracción).

Cuestiones b) Al irradiar un metal con luz roja (682 nm) se produce efecto fotoeléctrico; ¿qué ocurrirá si irradiamos el mismo metal con luz amarilla (570 nm)?

1 Responde a las siguientes cuestiones utilizando la simulación: a) ¿Qué ocurre con la energía cinética de los fotoelectrones cuando se duplica la frecuencia de la radiación que incide sobre un metal?