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Efecto fotoeléctrico
Teoría
2020 · Extraordinaria · Titular
8-a
Examen
a) Al incidir luz roja sobre un determinado metal se produce efecto fotoeléctrico. Explique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: i) Si se duplica la intensidad de dicha luz se duplicará también la energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos. ii) Si se ilumina con luz azul no se produce efecto fotoeléctrico.
Efecto fotoeléctricoIntensidadFrecuencia
a) i) "Si se duplica la intensidad de dicha luz se duplicará también la energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos."

Esta afirmación es FALSA.Según la ecuación del efecto fotoeléctrico de Einstein, la energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos (EkmaxE_k^{max}) viene dada por:

Ekmax=hfW0E_k^{max} = hf - W_0

Donde hh es la constante de Planck, ff es la frecuencia de la luz incidente y W0W_0 es la función de trabajo del metal. La energía cinética máxima de los electrones depende únicamente de la frecuencia de la luz incidente y de la función de trabajo del metal, no de la intensidad de la luz.La intensidad de la luz es proporcional al número de fotones que inciden por unidad de tiempo y área. Si se duplica la intensidad de la luz (manteniendo la misma frecuencia), se duplica el número de fotones que inciden sobre el metal, lo que resultará en un aumento en el número de fotoelectrones emitidos (es decir, en la corriente fotoeléctrica), pero no afectará la energía cinética máxima de cada electrón individual.

a) ii) "Si se ilumina con luz azul no se produce efecto fotoeléctrico."

Esta afirmación es FALSA.Se nos indica que la luz roja produce efecto fotoeléctrico en el metal. Esto significa que la frecuencia de la luz roja (frojaf_{roja}) es mayor que la frecuencia umbral (f0f_0) del metal para que se produzca el efecto, es decir, froja>f0f_{roja} > f_0.Sabemos que la luz azul tiene una frecuencia mayor que la luz roja (fazul>frojaf_{azul} > f_{roja}) y, por lo tanto, una energía por fotón mayor (Eazul=hfazul>Eroja=hfrojaE_{azul} = hf_{azul} > E_{roja} = hf_{roja}). Si la luz roja es capaz de arrancar electrones, la luz azul, al tener mayor energía por fotón, también lo será.De hecho, si la luz roja ya ha superado la frecuencia umbral (f0f_0), la luz azul, con una frecuencia aún mayor, no solo producirá efecto fotoeléctrico, sino que los electrones emitidos tendrán una energía cinética máxima superior a la de los emitidos por la luz roja, ya que:

Ekmax,azul=hfazulW0>hfrojaW0=Ekmax,rojaE_k^{max, azul} = hf_{azul} - W_0 > hf_{roja} - W_0 = E_k^{max, roja}