El efecto fotoeléctrico

Actividades

No es posible disponer de lámparas que emitan a todas las frecuencias posibles, solamente existen lámparas hechas de materiales cuya emisión corresponde a unas determinadas líneas del espectro. Algunas de las líneas de emisión son muy débiles y otras son brillantes.

En las tablas que vienen a continuación se proporcionan los espectros de emisión de metales y gases. La longitud de onda se da en angstrom. Los números en negrita indican las líneas de mayor brillo.

Para realizar la práctica que simula el efecto fotoeléctrico se han de seguir los siguientes pasos:

• Elegir el material de la placa metálica con el que experimentar el efecto fotoeléctrico, en el control selección titulado Cátodo.

• Introducir la longitud de onda de la radiación que ilumina la placa, en angstrom (cuatro cifras) tomándola de las tablas anteriores.

• Seleccionar la intensidad de la radiación un  número mayor que cero, en el control de selección titulado Intensidad de la luz. Comprobar que cuando mayor sea la intensidad mayor es la desviación del amperímetro cuando pasa corriente por la fotocélula.

• Pulsar en el botón titulado Fotón.

• Si no hay emisión, introducir un valor menor de la longitud de onda (mayor frecuencia).

• Si hay emisión, observar el movimiento del electrón. El campo eléctrico frena al electrón y eventualmente, le hace regresar a la placa metálica si su energía cinética no es suficiente.

• Modificar el potencial variable de la batería, introduciendo otro valor en el control de edición titulado Diferencia de potencial, hasta conseguir que el electrón llegue justo a la placa opuesta, el amperímetro deja de marcar el paso de corriente, o empieza a marcar el paso de corriente.

• Guardar el potencial de la batería bien por exceso o por defecto, y la longitud de onda en el control área de texto situada a la izquierda de la ventana, pulsando en el botón titulado Datos.

• Repetir la experiencia introduciendo una nuevo valor para la longitud de onda de la radicación que ilumina la placa metálica.

• Una vez que se han recolectado un número suficiente de datos (cuanto más mejor), se pulsa el botón titulado Enviar para representar gráficamente los datos en el applet situado más abajo.

• Los pares de datos: longitud de onda, potencial de detención, se pueden introducir manualmente en dicha área de texto, separando cada par de datos mediante una coma, y pulsando la tecla Retorno o Enter.

Resultados

• Pulsar en el botón Calcular, para obtener la representación gráfica de los datos y la recta que mejor ajusta. Si el número de datos es insuficiente, o se ha producido algún error se pulsa en el botón Borrar, para limpiar el área de texto.

• Se obtiene la energía de arranque de los electrones del metal leyendo la ordenada en el origen de la recta trazada, o el valor del parámetro b en la parte superior del applet.

La pendiente de la recta es el valor del parámetro a y mide el cociente entre las constantes fundamentales h/e.

Para obtener el valor de la constante h de Planck, se debe tener en cuenta que el eje horizontal es la frecuencia de la radiación electromagnética en unidades 10¹⁴ Hz. La carga del electrón es 1.6·10^-19 C. Por tanto, el valor de h se obtiene multiplicando la pendiente a por la carga e y dividiendo por el factor 10¹⁴.

h=a·1.6 10^-19 ·10^-14 Js