T5: Física moderna · Efecto fotoeléctrico — FISICA PEvAU Andalucía 2024

T5: Física moderna

Efecto fotoeléctrico

Teoría

2024 · Extraordinaria · Titular

D1-a

a) Razone si las siguientes afirmaciones son correctas: i) La energía de los fotoelectrones emitidos por un metal irradiado es la misma que la de los fotones absorbidos por dicho metal. ii) Si se irradia un metal con luz blanca, produciéndose el efecto fotoeléctrico en todo el rango de frecuencias de dicha luz, la mayor energía cinética corresponderá a los fotoelectrones emitidos por las componentes espectrales de la región del rojo.

Energía cinéticaFotonesFrecuencia umbral

a) i) Esta afirmación es incorrecta. De acuerdo con la ecuación de Einstein para el efecto fotoeléctrico, la energía de un fotón absorbido (

E_{\text{fotón}}

) se emplea en suministrar el trabajo de extracción (

W_{0}

) necesario para liberar al electrón de la red cristalina y en comunicar energía cinética (

E_{c}

) al fotoelectrón resultante:

E_{\text{fotón}} = W_{0} + E_{c,max}

Como el trabajo de extracción $W_{0}$ es una propiedad característica de cada metal y siempre tiene un valor positivo, la energía cinética del electrón emitido será siempre inferior a la energía del fotón incidente. Por lo tanto, la energía no es la misma; la del electrón es menor.

a) ii) Esta afirmación también es incorrecta. La energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos depende linealmente de la frecuencia de la radiación incidente (

f

), tal como se deduce de la expresión de Einstein:

E_{c,max} = h \cdot f - W_{0}

En el espectro de la luz blanca, la luz roja es la que posee la menor frecuencia (mayor longitud de onda), mientras que la luz violeta posee la mayor frecuencia (menor longitud de onda). Dado que $h$ es la constante de Planck y es un valor positivo, a mayor frecuencia $f$ corresponde una mayor energía cinética $E_{c,max}$ . En consecuencia, los fotoelectrones de mayor energía cinética serán los emitidos por las componentes de mayor frecuencia (región del violeta) y no por las de la región del rojo.