AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Efecto fotoeléctrico
Teoría
2019 · Extraordinaria · Reserva
4B-a
Examen
a) Explique el significado de los términos frecuencia umbral, trabajo de extracción y la relación entre ellos. ¿Cómo cambiarían dichas magnitudes si disminuyera la longitud de onda de una radiación que al incidir sobre un metal produce emisión de electrones?
Frecuencia umbralTrabajo de extracciónEfecto fotoeléctrico
a) Explique el significado de los términos frecuencia umbral, trabajo de extracción y la relación entre ellos. ¿Cómo cambiarían dichas magnitudes si disminuyera la longitud de onda de una radiación que al incidir sobre un metal produce emisión de electrones?

En el contexto del efecto fotoeléctrico, estos términos se definen de la siguiente manera:La frecuenciaumbralfrecuencia \: umbral (f0f_0) es la frecuencia mínima que debe tener la radiación electromagnética incidente sobre una superficie metálica para que se produzca la emisión de electrones (efecto fotoeléctrico). Si la frecuencia de la radiación es menor que la frecuencia umbral, no se observará emisión de electrones, independientemente de la intensidad de la luz.El trabajodeextraccioˊntrabajo \: de \: extracción (W0W_0 o ϕ\phi) es la energía mínima necesaria para arrancar un electrón de la superficie de un metal. Esta magnitud es una característica intrínseca de cada material y representa la energía con la que los electrones están ligados al metal.La relacioˊnrelación entre la frecuencia umbral y el trabajo de extracción viene dada por la ecuación de Einstein para el efecto fotoeléctrico en el caso límite donde la energía cinética de los electrones emitidos es cero. Según esta relación, la energía de un fotón de frecuencia umbral es exactamente igual al trabajo de extracción del material:

W0=hf0W_0 = h \cdot f_0

donde hh es la constante de Planck (h=6.626×1034 Jsh = 6.626 \times 10^{-34} \text{ J} \cdot \text{s}). Esta ecuación establece que para que ocurra la emisión de electrones, la energía del fotón incidente (hfh \cdot f) debe ser al menos igual al trabajo de extracción (W0W_0). Si hf>W0h \cdot f > W_0, el exceso de energía se convierte en la energía cinética máxima de los electrones emitidos (Ecmax=hfW0E_c^{max} = h \cdot f - W_0). Si disminuyera la longitud de onda (λ\lambda) de una radiación que ya está produciendo emisión de electrones, los cambios en las magnitudes serían los siguientes:1. La frecuenciaumbralfrecuencia \: umbral (f0f_0) no cambiaría, ya que esta es una propiedad intrínseca del material metálico, no de la radiación incidente.2. El trabajodeextraccioˊntrabajo \: de \: extracción (W0W_0) tampoco cambiaría, por la misma razón que la frecuencia umbral; es una propiedad del metal.Al disminuir la longitud de onda (λ\lambda), la frecuencia (ff) de la radiación incidente aumentaría, ya que están inversamente relacionadas por la velocidad de la luz en el vacío (f=c/λf = c/\lambda). Un aumento de la frecuencia de la radiación incidente implica que los fotones tienen mayor energía (E=hfE = h \cdot f), lo que resultaría en una mayor energía cinética de los electrones emitidos, pero sin alterar las propiedades fundamentales del metal (f0f_0 y W0W_0). Estas últimas magnitudes son constantes para un metal dado.