Mecanica cuantica, espectro electromagnetico

1. PRÁCTICA VIRTUAL No. 2
“Efecto fotoeléctrico”
EQUIPO NÚMERO: NOMBRE DEL ALUMNO O ALUMNA: NO. DE LISTA:
EQUIPO
NÚMERO:
NOMBRE DEL ALUMNO
O ALUMNA:
HORARIO: FECHA: ESPECIALIDAD: CALIFICACIÓN DE LA PRÁCTICA:
OBJETIVO
El objetivo de la práctica simulada es la determinación de la energía cinética de los electrones
extraídos de una superficie metálica y como se relaciona con la energía del fotón.
FUNDAMENTO
En 1888, Hertz y Hallwachs observaron la emisión de electrones por parte de metales iluminados
con luces de determinada frecuencia.
Este fenómeno por el que se liberan electrones de un material debido a la acción de la radiación
se conoce como efecto fotoeléctrico y sus características esenciales son:
 Cada sustancia tiene una frecuencia mínima o umbral por debajo de la cual no se produce la
emisión de electrones por más intensa que sea la radiación.
 La emisión de los electrones es mayor cuando se aumenta la intensidad de la radiación que
incide sobre el metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones.
 La energía de los electrones liberados no depende de la intensidad de la radiación con que se
ilumina.
Este último punto no podía explicarse desde la mecánica clásica ya que cabría esperar que
aumentando la intensidad de la iluminación aumentara también la energía de los electrones
arrancados, pero la comprobación experimental no confirmaba este comportamiento.
Si llamamos 푾ퟎ a la energía mínima ( ó umbral ) necesaria para que un electrón escape del metal y E a
la energía absorbida por dicho electrón, la diferencia de 푬 − 푾ퟎ, será la energía cinética del electrón
emitido.
푬풌 = 푬 − 푾ퟎ
푬풏풆풓품í풂 풄풊풏é풕풊풄풂 = 푬풏풆풓품í풂 풂풃풔풐풓풃풊풅풂 − 푬풏풆풓품í풂 풎í풏풊풎풂
En 1905, Albert Einstein explicó el efecto fotoeléctrico, él supuso que cada electrón absorbía un
cuanto de radiación o fotón. La energía de un fotón se obtiene multiplicando la constante de Planck por
la frecuencia:
푬풇 = 풉흂
Si la energía del fotón E, es menor que la energía umbral del metal 푾ퟎ, no hay emisión
fotoelectrónica. En el caso contrario, se produce la emisión de un electrón que sale del metal con una
energía cinética.
푬풌 = 푬풇 − 푾ퟎ
Por otra parte, como cada electrón emitido toma la energía de un único fotón, el número de
electrones emitidos en la unidad de tiempo será proporcional al número de fotones que inciden sobre el
material, es decir a la intensidad de la luz que ilumina la placa.
Utilizando una fuente de potencial variable podemos medir la energía cinética máxima de los
electrones emitidos. Si aplicamos una diferencia de potencial V entre los electrodos es posible frenar el
movimiento de os electrones emitidos. Para un determinado voltaje 푽ퟎ, el amperímetro no marca el
paso de corriente porque los electrones no llegan al otro electrodo. En ese momento, la energía
potencial de los electrones se hace igual a la energía cinética:
풆푽ퟎ = 풉흂 − 푾ퟎ
Para cada materia, podemos variar la frecuencia de la radiación con que lo iluminamos y obtener el
potencial de detención 푽ퟎ correspondiente.
PROCEDIMIENTO
1. Ir a la dirección http://www.educaplus.org/play-112-Efecto-fotoel%C3%A9ctrico.html. En donde
encontraras un simulador del efecto fotoeléctrico.
ESPECIALIDAD:

2. 2. En el recuadro de la derecha donde aparecen diferentes elementos cambia el Rubidio por el
Gadolinio, ¿cuál es la frecuencia umbral para este elemento?: ___________________.
3. Mueve rectángulo gris del espectro hasta la región violeta (hasta el tope para aumentar la
energía del fotón hasta 3.27 eV).
4. ¿Hay liberación de electrones de la placa de Gd? _______________.
5. ¿Cuál es la energía cinética de los electrones liberados? ______________________.
6. Si cambias el rectángulo del espectro a la mitad de la región violeta (para una energía del fotón
de 3.10 eV).
7. Hay liberación de electrones de la placa metálica de Gd? ________________.
8. ¿Cuál es la energía cinética de los electrones liberados? _________________________________
______________________________________________.
9. Si aumentamos la intensidad de la luz hasta 6. ¿Hay liberación de electrones? ______________
10. Si conectamos a una fuente de potencial variable y lo llevamos hasta -2.50 V. ¿hay liberación de
electrones?___________________
11. Si la diferencia de potencial la cambiamos hasta 2.50 V. ¿Hay liberación de electrones?________
12. ¿Explica lo sucedido cuando realizas este cambio en el experimento? ______________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

3. 13. Ahora, cambia el elemento al Sodio, además, cambia la intensidad de la luz a 4 y la diferencia de
potencial a 0.0 V.
14. ¿Cuál es la energía umbral para este elemento? ___________________
15. Cambia el rectángulo del espectro al inicio de la región roja (energía del fotón a 1.97 eV).
16. ¿Hay liberación de electrones de la placa de sodio?__________________.
17. ¿Cuál es la energía cinética de los electrones expulsados? ____________________________.
18. ¿Cambia la intensidad de la luz a 1?
19. Explica que sucedido en el experimento? __________________________________________
______________________________________________________________________________.
20. Por lo tanto que puedes concluir: _________________________________________________
______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________.
21. Cambia la intensidad de la luz a 2 y varía la diferencia de potencial a -2.50. ¿Hay liberación de
electrones? _______________________________.
22. Ahora cambia la intensidad de la luz a 2.5. ¿Qué se observa? ¿Explica a qué crees que se debe?
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GUÍA DE PREGUNTAS
1.- ¿Qué son los fotones?
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__________________________________________________________________.
2.- ¿Qué impacto tuvo la explicación de Einstein del efecto fotoeléctrico en el desarrollo de la
interpretación de la naturaleza ondulatoria y corpuscular de la radiación electromagnética?
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3.- ¿Explique el significado del efecto fotoeléctrico.
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COMENTARIOS Y OBSERVACIONES DE LA PRÁCTICA REALIZADA
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4. LISTA DE COTEJO PARA EVALUACIÓN DE PRACTICA VIRTUAL NO. 2
QUÍMICA
EFECTO FOTOELÉCTRICO
Alumno:
Fecha: / /2011
Indicador Cumple No cumple
1 Parte 1. Demuestra honestidad en la realización y
entrega de la actividad. Las respuestas son
originales no son copia de los compañeros.
Si el resultado es “cumple” se continúa
calificando.
Parte 2
2 Desarrolla la actividad en tiempo y forma.
3 La letra es legible y sin faltas de ortografía.
4 El reporte es entregado en orden, limpio y sin
tachaduras.
5 Las respuestas tienen fundamento bibliográfico.
6 Las respuestas muestran comprensión de los
conceptos estudiados.
Total*
NOTA: La calificación máxima de esta actividad es el 5 %.
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FIRMA DEL ALUMNO FIRMA DEL PROFESOR