01/08/12 EL EFECTO FOTOELÉCTRICO
Puntos a tratar <ul><li>Hechos Históricos </li></ul><ul><li>El Efecto Fotoeléctrico </li></ul><ul><li>Aplicaciones </li></...
EL EFECTO FOTOELÉCTRICO HECHOS HISTÓRICOS 01/08/12 LA LUZ Corpúsculo Ondas Isaac Newton (1642 – 1727) Christiaan Huygens (...
COMIENZOS DEL SIGLO XIX 01/08/12 Experimento de la Doble Rendija Thomas Young 1801 LA LUZ Corpúsculo Ondas Augustin Fresne...
FINALES DEL SIGLO XIX 01/08/12 Onda Electromagnética LA LUZ James Maxwell 1864 Corpúsculo Ondas
FINALES DEL SIGLO XIX 01/08/12 Notó que un objeto cargado pierde su carga más fácilmente al ser iluminado por la  Luz Ultr...
SIGLO XX 01/08/12 Max Planck 1901 Albert Einstein 1905 La luz puede tener sólo algunos valores específicos de energía   La...
SIGLO XX 01/08/12 Robert Millikan 1915 Albert Einstein 1905 Mide la energia de los electrones liberados en el Efecto Fotoe...
Efecto Fotoeléctrico <ul><li>El efecto fotoeléctrico consiste en la capacidad que posee la luz para arrancar electrones de...
Efecto Fotoeléctrico Esquemático <ul><li>Cuando la luz golpea la E que, los fotoelectrones son emitidos  </li></ul><ul><li...
Gráfico de Corriente/Voltaje Fotoeléctrico <ul><li>La corriente aumenta con la intensidad, pero los alcances un nivel de s...
Rasgos No Explicados por Física/Teoría ondulatoria Clásica <ul><li>Ningunos electrones son emitidos, si la frecuencia de l...
La Explicación de Einstein <ul><li>Un paquete diminuto de energía ligera ( de luz), llamada un fotón, sería emitido cuando...
Verificación de la Teoría de Einstein <ul><li>Las observaciones experimentales de una relación lineal entre KE y frecuenci...
Problema: fotoefecto <ul><li>Los electrones son expulsados de una superficie metálica con velocidades que se extienden has...
01/08/12 Los electrones son expulsados de una superficie metálica con velocidades que se extienden hasta   4.6 × 10 5  m/s...
Aplicaciones del Efecto Fotoeléctrico Es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovecha...
Aplicaciones del Efecto Fotoeléctrico <ul><li>En diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las  células fotov...
Aplicaciones del Efecto Fotoeléctrico <ul><li>Los dispositivos llamados fotodiodos y foto multiplicadores que se basan en ...
Conclusiones de los hechos experimentales <ul><li>La intensidad de la corriente fotoeléctrica (i, amperios, reflejo del nú...
01/08/12
<ul><li>La emisión es prácticamente instantánea y no depende de la intensidad (I, watios/m 2 ) de la luz incidente. El tie...
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<ul><li>Lo sorprendente </li></ul><ul><li>La nueva teoría contradice “el sentido común”. Una luz potente (intensa)  no log...
BIBLIOGRAFÍA <ul><li>http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotoel%C3%A9ctrico </li></ul><ul><li>http://es.wikipedia.org/wiki...
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Efecto fotoelectrico-1234735761543474-1

  1. 1. 01/08/12 EL EFECTO FOTOELÉCTRICO
  2. 2. Puntos a tratar <ul><li>Hechos Históricos </li></ul><ul><li>El Efecto Fotoeléctrico </li></ul><ul><li>Aplicaciones </li></ul><ul><li>Bibliografia </li></ul>01/08/12
  3. 3. EL EFECTO FOTOELÉCTRICO HECHOS HISTÓRICOS 01/08/12 LA LUZ Corpúsculo Ondas Isaac Newton (1642 – 1727) Christiaan Huygens (1629 – 1695)
  4. 4. COMIENZOS DEL SIGLO XIX 01/08/12 Experimento de la Doble Rendija Thomas Young 1801 LA LUZ Corpúsculo Ondas Augustin Fresnel 1818
  5. 5. FINALES DEL SIGLO XIX 01/08/12 Onda Electromagnética LA LUZ James Maxwell 1864 Corpúsculo Ondas
  6. 6. FINALES DEL SIGLO XIX 01/08/12 Notó que un objeto cargado pierde su carga más fácilmente al ser iluminado por la Luz Ultravioleta Heinrich Hertz 1887 J. J. Thompson 1889 Tubo de Rayos Catódicos El número de electrones arrancados es proporcional a la intensidad de la luz incidente. Von Lenard 1902
  7. 7. SIGLO XX 01/08/12 Max Planck 1901 Albert Einstein 1905 La luz puede tener sólo algunos valores específicos de energía La luz esta hecha de partículas que pueden tener sólo valores fijos de energía
  8. 8. SIGLO XX 01/08/12 Robert Millikan 1915 Albert Einstein 1905 Mide la energia de los electrones liberados en el Efecto Fotoeléctrico La luz esta hecha de partículas que pueden tener sólo valores fijos de energía Premio Nobel 1921 LA LUZ Corpúsculo Ondas
  9. 9. Efecto Fotoeléctrico <ul><li>El efecto fotoeléctrico consiste en la capacidad que posee la luz para arrancar electrones de una superficie metálica. </li></ul>01/08/12
  10. 10. Efecto Fotoeléctrico Esquemático <ul><li>Cuando la luz golpea la E que, los fotoelectrones son emitidos </li></ul><ul><li>Los electrones tranquilos en C y pasando por el amperímetro son una corriente en el circuito </li></ul><ul><li>C es mantenido en un potencial positivo por la fuente de energía </li></ul>01/08/12
  11. 11. Gráfico de Corriente/Voltaje Fotoeléctrico <ul><li>La corriente aumenta con la intensidad, pero los alcances un nivel de saturación para el ΔV’s grande </li></ul><ul><li>Ninguna corriente fluye para voltajes menos que o igual a - –ΔV s , el potencial parador </li></ul><ul><li>El potencial de frenado es independiente de la intensidad de radiación </li></ul>01/08/12
  12. 12. Rasgos No Explicados por Física/Teoría ondulatoria Clásica <ul><li>Ningunos electrones son emitidos, si la frecuencia de luz de incidente es menor de alguna frecuencia de frenado que es característica del material siendo iluminado. </li></ul><ul><li>la energía cinética máxima de los fotoelectrones es independiente de la intensidad ligera (de luz). </li></ul><ul><li>los Electrones son emitidos de la superficie casi al instante, aún en intensidades bajas </li></ul>01/08/12
  13. 13. La Explicación de Einstein <ul><li>Un paquete diminuto de energía ligera ( de luz), llamada un fotón, sería emitido cuando un oscilador cuantificado salta de un nivel de energía al siguiente más bajo </li></ul><ul><li>la idea de Planck Ampliado por el de quantización a la radiación electromagnética </li></ul><ul><li>La energía del fotón sería la E = h ƒ </li></ul><ul><li>Cada fotón puede dar toda su energía a un electrón en el metal </li></ul><ul><li>la energía máxima cinética del fotoelectrón liberado es </li></ul><ul><li> KE = h ƒ – Φ </li></ul><ul><li>Φ llaman a la función de trabajo del metal </li></ul>01/08/12
  14. 14. Verificación de la Teoría de Einstein <ul><li>Las observaciones experimentales de una relación lineal entre KE y frecuencia confirman la teoría de Einstein </li></ul><ul><li>La intersección en X es la frecuencia mínima umbral (de frenado) </li></ul>01/08/12
  15. 15. Problema: fotoefecto <ul><li>Los electrones son expulsados de una superficie metálica con velocidades que se extienden hasta 4.6 × 105 m/s cuando la luz con una longitud de onda de λ = 625 nm es usada. </li></ul><ul><li>(a) ¿Cuál es la función de trabajo de la superficie? </li></ul><ul><li>(b) ¿Cuál es la frecuencia de atajo para esta superficie? </li></ul>01/08/12
  16. 16. 01/08/12 Los electrones son expulsados de una superficie metálica con velocidades que se extienden hasta 4.6 × 10 5 m/s cuando la luz con una longitud de onda de λ = 625 nm es usada . (a) ¿Cuál es la función de trabajo de la superficie? (b)¿ Cuál es la frecuencia mínima umbral para esta superficie? Dado: v = 4.6x10 5 m/s  = 625 nm hallar:  = ?  =? Recordar: KE max =hf -  . esto puede ser usado para encontrar el  primero debemos tener la energia cinetica Asi: La frecuencia mínima es: Esto igual a 1.4 eV
  17. 17. Aplicaciones del Efecto Fotoeléctrico Es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovechamiento energético de la energía solar. Para la fabricación de células utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes usinas termoeléctricas. Las células fotoeléctricas: Usadas para la detección de presencia y los equipos fotovoltaicos de los paneles de energía solar . El efecto fotoeléctrico se aprovecha en numerosos campos de la ciencia y la técnica.
  18. 18. Aplicaciones del Efecto Fotoeléctrico <ul><li>En diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las células fotovoltaicas y en electroscopios o electrómetros. </li></ul><ul><li>Las c é lulas fotoel é ctricas que se utilizan como interruptores se construyen bas á ndose en el efecto fotoel é ctrico. Colocadas en un circuito controlan el paso de la corriente: conducen cuando se iluminan y bloquean el paso de corriente cuando no incide la luz en ellas . </li></ul><ul><li>Las c é lulas fotovoltaicas en combinaci ó n con rel é s forman parte de muchos mecanismos autom á ticos. </li></ul>01/08/12 Estación de radioenlace Madrid-Sevilla (aplicación de la energía solar fotovoltaica a sistemas de comunicación ) fotosensibles
  19. 19. Aplicaciones del Efecto Fotoeléctrico <ul><li>Los dispositivos llamados fotodiodos y foto multiplicadores que se basan en este principio, intervienen en procesos como: </li></ul><ul><li>El control de productos industriales </li></ul><ul><li>Las transmisiones por fax </li></ul><ul><li>Los tubos de televisión o los amplificadores de imágenes. </li></ul>01/08/12 fotodiodos tubos fotomultiplicadores amplificadores de potencia transmisión por fax control de productos industriales
  20. 20. Conclusiones de los hechos experimentales <ul><li>La intensidad de la corriente fotoeléctrica (i, amperios, reflejo del número de electrones liberados) que origina una radiación de una determinada longitud de onda que incide sobre una superficie metálica, aumenta si aumentamos la intensidad de radiación &quot;I&quot; (watios/m 2 ). </li></ul><ul><li>Cada metal requiere, para que se produzca la extracción, una radiación de una frecuencia mínima( v o ). Otra radiación de menor frecuencia no será capaz de arrancarle electrones. </li></ul><ul><li>Por debajo de la frecuencia mínima “i” será cero (no hay efecto fotoeléctrico). </li></ul>01/08/12
  21. 21. 01/08/12
  22. 22. <ul><li>La emisión es prácticamente instantánea y no depende de la intensidad (I, watios/m 2 ) de la luz incidente. El tiempo es del orden de 10 –9 s(1ns). </li></ul><ul><li>La energía cinética de los electrones emitidos depende de la frecuencia de la radiación incidente y de la posición que ocupe ese electrón que va a ser extraído en el metal: </li></ul><ul><li>(La energía incidente menos el trabajo de extracción es igual a la energía cinética del electrón extraído). Ecuación de Einstein. </li></ul>01/08/12
  23. 23. <ul><li>Existe un potencial de corte (V o ) o potencial de frenado para el que i=0. Este potencial de corte es independiente de la intensidad de la radiación (I), pero depende de la frecuencia de esa radiación. </li></ul><ul><li>El producto del potencial por la carga es trabajo (por la definición de potencial V= W/q).El trabajo de frenado (V o .q), debe ser suficiente para frenar a los electrones más rápidos, que son los que estaban menos ligados: </li></ul><ul><li>V o ·q e = ½ m v 2 . </li></ul>01/08/12
  24. 24. <ul><li>En la figura , vemos varios electrones (bolas rojas). El electrón ligado al metal con una energía E m (máxima) es extraído, alcanzando la energía cinética máxima. Otro electrón más ligado, situado en E i , requerirá más energía de extracción y le quedará menos para su energía cinética. Un electrón muy ligado no podrá ser extraído. </li></ul>01/08/12
  25. 25. <ul><li>Millikan realizó el estudio de la relación entre el potencial de corte (V o ) y la frecuencia de la luz incidente iluminando diferentes metales. Iluminó sodio y potasio con luces de distinta frecuencia. </li></ul><ul><li>En realidad estamos representando la energía cinética máxima de los electrones frente a varias frecuencias de luz incidente. </li></ul><ul><li>... Se denomina energía máxima por fotoelectrón: </li></ul><ul><li>V o ·q = hv - hv 0 </li></ul><ul><li>La frecuencia de extracción es menor para el potasio que para el sodio. </li></ul>01/08/12 V 0 · q e h K Na     
  26. 26. <ul><li>Lo sorprendente </li></ul><ul><li>La nueva teoría contradice “el sentido común”. Una luz potente (intensa) no logra electrones más energéticos que los que logra una luz débil. </li></ul>01/08/12
  27. 27. BIBLIOGRAFÍA <ul><li>http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotoel%C3%A9ctrico </li></ul><ul><li>http://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_cat%C3%B3dicos </li></ul><ul><li>http://es.wikipedia.org/wiki/Philipp_Lenard </li></ul><ul><li>http://es.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein#Efecto_fotoel.C3.A9ctrico </li></ul><ul><li>http://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Andrews_Millikan </li></ul>01/08/12
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