VERIFICACIÓN DEL EFECTO FOTO ELÉCTRICO CON LUZ ULTRAVIOLETA

Documentos relacionados
PROBLEMAS DE FÍSICA CUÁNTICA

TEORÍA CUÁNTICA DE MAX PLANCK

La perturbación electromagnética se propaga a la velocidad de la luz c. ADEMAS :c= f

MATERIA MOLÉCULAS ÁTOMOS PARTÍCULAS SUBATÓMICAS. Partícula Masa (g) Carga (Coulombs) Carga unitaria. Electrón

CÁLCULO DE LA CONSTANTE DE PLANCK A TRAVÉS DEL EFECTO FOTOELÉCTRICO

Junio Pregunta 4A.- a) b) Modelo Pregunta 5B.- a) b) Septiembre Pregunta 5A.- a) b) Modelo Pregunta 4A.

FÍSICA MODERNA. a) Explique las transformaciones energéticas en el proceso de fotoemisión y calcule la

Efecto Fotoeléctrico

Problemas de Capítulo sobre Teoría Cuántica y Modelos Atómicos

Preguntas Muestra para Examen de Ingreso Posgrado 2014

Física Experimental IV. Práctica IV Determinación de h/e. Funes, Gustavo Giordano, Leandro Gulich, Damián Sotuyo, Sara.

Ejercicios de Física cuántica y nuclear. PAU (PAEG)

Determinación de h/e. Efecto fotoeléctrico.

T = Al sustituir el valor de la longitud de onda para la que la energía radiada es máxima, l máx, se obtiene: = 1379 K 2, m

ENUNCIADOS. Cuestiones

1º Fenómeno: La radiación de cuerpo negro. ! Radiación: Radiación térmica en forma de ondas electromagnéticas (OEM)

FÍSICA de 2º de BACHILLERATO FÍSICA CUÁNTICA

Relación Problemas Tema 11: Física Cuántica

Ejercicios de Física cuántica y nuclear. PAEG

TEORÍA CORPUSCULAR DE LA LUZ.

Tema 8: Física cuántica

XIII OLIMPIADA CHILENA DE FISICA 2005 Sociedad Chilena de Física

Óptica física Resp.: a) v = 2,05 108m/s; nv =1,46. b) 2. (Valencia, 2007). Resp.: 23,58º. (Madrid, 2003). Resp.: a).. b) = 2,1º. (Galicia, 2004).

Principios Básicos de la Radiación

Física III clase 21 (07/06/2011) Efecto Compton

QUÍMICA 2º BACHILLERATO

Más ejercicios y soluciones en fisicaymat.wordpress.com

Luz y Plantas, oxígeno para todos

INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MODERNA

Clase 4:Radiación del cuerpo, efecto fotoeléctrico y modelos atómicos

TEMA 1. ESTRUCTURA DE LA MATERIA

Capítulo 1 SEMINARIO. 1. Suponiendo que el Sol se comporta como un cuerpo negro con una temperatura de 6000 K, determina:

LICENCIATURA EN TECNOLOGÍA FÍSICA MODERNA. III. Antecedente de la Teoría Cuántica. IV. Mecánica Cuántica

Física Física moderna 20/05/11

FÍSICA. 2º BACHILLERATO BLOQUE V: INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MODERNA Examen 1

Problemas de Física moderna. Cuántica 2º de bachillerato. Física

PRÁCTICA Nº 9 y 10 CORROSIÓN I

Laboratorio 1. Efecto fotoeléctrico

CUESTIONES DE FÍSICA CUÁNTICA

La crisis de la Física Clásica. Introducción a la Física Moderna

Estructura de la Materia Serie 1

El electromagnetismo es una característica asociada las partículas cargadas eléctricamente.

Radiación. Cuerpo Negro Espectros Estructura del Atomo Espectroscopia Efecto Doppler. L. Infante 1

Efecto fotoeléctrico, fotones

EFECTO FOTOELÉCTRICO

La crisis de la Física Clásica. Introducción a la Física Moderna

7. SIMULADA PARA LA DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE PLANCK

La perturbación electromagnética se propaga a la velocidad de la luz c. ADEMAS :c= f

EJERCICIOS EFECTO FOTOELÉCTRICO

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS TEMA 4

La Teoría Cuántica Preguntas de Multiopcion

FISICA IV. Física Cuántica Marco A. Merma Jara Versión

Física Cuántica Problemas de Practica AP Física B de PSI

Bombeo solar utilizando materiales reciclados. Título del trabajo. Estom50. Pseudónimo de integrantes. Diseño innovador. Local. Física.

Efecto Fotoelectrico. Marco Vinicio Tovar Padilla

Objetivo EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS. Las plantas. Fotosíntesis Conocer características particulares del proceso de fotosíntesis.

Ejercicios de Física cuántica y nuclear. PAEG

1. Introducción. e. V 0 = h. ν - φ (1)

TEMA 3: Interacción de la radiación solar con la superficie de la Tierra y la atmósfera

Figura 1. Montaje para la determinació de la constante de difracción

Tema: Campo eléctrico y potencial en las placas de un capacitor. Facultad de Ingeniería. Escuela de Eléctrica. Asignatura: Teoría Electromagnética.

La crisis de la Física Clásica. Introducción a la Física Moderna. La crisis de la Física Clásica. Introducción a la Física Moderna Cuestiones

USO DE FOTOCELDAS SEMICONDUCTORAS EN EL LABORATORIO PARA DEMOSTRAR FENÓMENOS DE FÍSICA MODERNA

Medición de la constante de Planck Efecto fotoeléctrico Faraggi Marisa y Sapoznik Marysol

MATERIAL 06. TEMA: MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS DE ANÁLISIS

J.J Thomson propone el primer modelo de átomo:

PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CON ÚNICA RESPUESTA - (TIPO I)

1) Rellene la tabla siguiente y escriba los cuatro números cuánticos del electrón diferenciador (el más externo) de los siguientes elementos:

Capítulo 1 Marco teórico

RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA Y ESPECTROS ATÓMICOS. Tipos de radiaciones electromagnéticas según λ.

FÍSICA CUÁNTICA. Física de 2º de Bachillerato

P = n p e. u P 2. u = n E e. pantalla. = p 2. p e. Larrondo 2014

Física P.A.U. FÍSICA MODERNA 1 FÍSICA MODERNA

DIVISIÓN DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

Fundamentos de Física. Tema 1. FÍSICA E INGENIERÍA-3

Ec[J] x Velocidad [ms 1 ]x

DINÁMICA DE UN ELECTRÓN EN UN CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA SERIE DE EJERCICIOS. Tema 1: Estructura Atómica Semestre

Prueba experimental. Constante de Planck y comportamiento de un LED

Física III clase 22 (09/06/2011) Partícula cuántica

MODELOS ATOMICOS. Solución Å; Ultravioleta; 1106 m/s

Ejercicios de exámenes de Selectividad FÍSICA MODERNA: EFECTO FOTOELÉCTRICO

Teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS, DIODO LED

FÍSICA II Guía de laboratorio 03: Mediciones de resistencia y voltaje

UNIVERSIDAD LIBRE DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS LABORATORIO DE FÍSICA TÉRMICA PRÁCTICA N 2

Universidad El Bosque Facultad de Ingeniería Ingeniería Ambiental Física II

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MODERNA MODELO 2016

EFECTO FOTOELÉCTRICO MODELO ONDULATORIO DE LA LUZ VS EL MODELO CUÁNTICO

PREPA 3 Preparatoria No 3

02/06/2014. Química Plan Común

Grupo 2. Dto. De Física - Facultad de Cs. Exactas - Universidad Nacional de La Plata

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL ORIENTE. Nombre del alumno(a):

La frecuencia y la longitud de onda están relacionadas por la velocidad de la luz (c= m s -1 )

Teoría Atómica y Molecular

Ejercicios de Física cuántica y nuclear. PAEG-EVAU

2 La carga del electrón fue determinada por primera vez en: D Difracción de electrones a partir del papel de aluminio.

Transcripción:

VERIFICACIÓN DEL EFECTO FOTO ELÉCTRICO CON LUZ ULTRAVIOLETA PHOTO ELECTRIC EFFECT CHECK WITH ULTRAVIOLET LIGHT Resumen A. L. Marquez 1 Desde el punto de vista de estudiante se desarrollo un experimento para verificar el efecto fotoeléctrico con un montaje sencillo para aclarar dudas sobre este efecto y las frecuencias de onda en las cuales se puede presentar, de igual manera se plantea la conexión matemática entre la ecuación de Einstein y la ecuación de trabajo en función de la carga del electrón para analizar la viabilidad de la cuantificación experimental de esta comprobación. Palabras clave: Efecto Fotoeléctrico, Experimento. Abstract From the point of view of student development is an experiment to verify the photoelectric effect with a simple assembly to clarify questions concerning this effect and wave frequencies which can occur, just as there is the mathematical connection between the equation Einstein and the equation of work based on the electron charge to analyze the feasibility of experimental quantification of this check. Keywords: Photoelectric Effect, Experiment Introducción En busca de nuevas estrategias para consolidar conceptos se puede crear un montaje sencillo para verificar el efecto fotoeléctrico y así todos los estudiantes de colegio y/o universidad puedan comprobar la base del funcionamiento de los paneles solares y aprovechar su auge. 1 Fundación Universitaria Los Libertadores, angiemarquez80@hotmail.com Revista Científica. Volumen Extra. Año 2011 331

Al efectuar experimentos que comprueben el efecto fotoeléctrico generalmente se realizan con un equipo especial y con luz visible, por lo cual queda la duda en los practicantes si estos rangos también son validos para longitudes de onda diferentes a las de luz visible y se puede generar el mismo efecto. El efecto fotoeléctrico es producto de paquetes de fotones provenientes de la luz (Tabla No. 1) proporcionan la energía suficiente para desprender o liberar electrones libres de un metal fotosensible. (Tabla No. 2). Color Rango de longitud de onda (nm.) Longitud de onda representativa Frecuencia (hertzios) Ultravioleta <400 254 11.8 x 10 14 Violeta 400-425 410 7.31 x 10 14 Azul 425-490 460 6.52 x 10 14 Verde 490-560 520 5.77 x 10 14 Amarillo 560-585 570 5.26 x 10 14 Anaranjado 585-640 620 4.84 x 10 14 Rojo 640-740 680 4.41 x 10 14 Infrarrojo >740 1400 2.14 x 10 14 Tabla No. 1 Rangos teóricos de longitud de onda de luz. Para realizar este experimento se utilizo: Recipiente de plástico. Un par de placas de Aluminio, Bronce, Cobre y Zinc. Fuente de luz ultravioleta. Voltímetro. Agua. Se preparan las muestras mediante un proceso de oxidación y la otra debe estar libre de impurezas. Metal (ev) Frecuencia (hertzios) Sodio 2.46 5.95 x 10 14 Aluminio 4.08 9.87 x 10 14 Cobre 4.70 1.14 x 10 15 Zinc 4.31 1.04 x 10 15 Plata 4.76 1.15 x 10 15 Platino 6.35 1.54 x 10 15 Plomo 4.14 1.00 x 10 15 Hierro 4.50 1.09 x 10 15 Estaño 4.42 1.07 x 10 15 Bronce 4.56 1.10 x 10 15 Tabla No. 2 Función teórica de trabajo de algunos metales *Como el bronce es aleación de algunos de estos metales, se considera la función de trabajo del mismo orden. Revista Científica. Volumen Extra. Año 2011 332

Se perfora el recipiente de plástico para que la fuente de luz ultravioleta lo atraviese, de esta forma la fuente de luz quede sumergida en agua igual que las placas del mismo material siempre estando una oxidada y la otra libre de impurezas, las cuales estaban conectas al voltímetro para medir el flujo de electrones desprendidos (Ver Fig. 1). Fig. 1. Montaje del experimento para verificación del efecto fotoeléctrico. Resultados y Análisis. Material Oxidado Material Libre Inicial Final Diferencia de (V) Aluminio Aluminio 0.15 0.96 0.81 Bronce Bronce 0.41 0.72 0.31 Cobre Cobre 0.35 0.52 0.17 Zinc Zinc 0.73 1.31 0.58 Tabla No. 3 Medición de. Al realizarse en aire las partículas se dispersan y no alcanza a registrarse ninguna medición en la placas, por ello se realiza en agua que contiene átomos o moléculas presentes en el medio que han ganado o perdido electrones de su dotación normal llamados iones con carga negativa y positiva facilitando el transporte de los electrones desprendidos por la placa por acción de la luz. Estos iones libres registran un voltaje el cual se toma como voltaje inicial ya que al encender la fuente de luz ultravioleta se registra un cambio en la lectura del voltaje que varía dependiendo el material que se esté utilizando y que desciende al apagar la fuente. (Tabla N. 3). La frecuencia de la luz ultravioleta en el agua es constante pero la longitud de onda varia en el agua, entonces: = Donde: : Longitud de onda de la luz : Velocidad de medio donde se propaga la luz Revista Científica. Volumen Extra. Año 2011 333

: Frecuencia de la longitud de onda de luz : Velocidad en el agua es 2.25 108 / =2.25 108 / 11.8 1014 =1.91 10 7 =191 La longitud de onda de la luz ultravioleta en el agua es de 191 nm. Las ecuaciones relacionadas para comprobar este efecto son las siguientes: =ħ. =ħ. ħ. 0 =ħ. 0 =ħ ( 0) Donde : Energía cinética máxima de un electrón emitido ħ: Constante de Plank = 6.626 10 34. : Frecuencia de la longitud de onda de la luz : Función trabajo necesaria para extraer un electrón de la superficie metálica 0: Frecuencia umbral del metal Aluminio - Aluminio =6.626 10 34. 11.8 1014h 6.54 10 19 =1.28 10 19 Bronce - Bronce =6.626 10 34. 11.8 1014h 7.53 10 19 =5.13 10 20 Cobre - Cobre =6.626 10 34. 11.8 1014h 7.31 10 19 =2.89 10 20 Zinc - Zinc =6.626 10 34. 11.8 1014h 6.91 10 19 =9.14 10 20 Para comparar el valor del voltaje obtenido en el experimento se necesita una conexión entre la energía cinética encontrada y el voltaje, para ello se utiliza la siguiente ecuación: = Despejando voltaje tenemos: = Donde : Energía cinética máxima de un electrón emitido Revista Científica. Volumen Extra. Año 2011 334

: : Carga del electrón = 1.6 10 19 Aluminio: =1.28 10 19 1.6 10 19 =0.8013 Bronce: =5.13 10 20 1.6 10 19 =0.3207 Cobre: =2.89 10 20 1.6 10 19 =0.1805 Zinc: =9.14 10 20 1.6 10 19 =0.5710 Metal Aluminio Bronce Cobre Zinc Tabla No. 4 Valores teóricos del experimento. Con el valor del voltaje experimental se encontró la energía cinética de cada material y la función trabajo del mismo, así: Despejando, se tiene: =ħ. Aluminio: =1.6 10 19 (0.81 ) =1.30 10 19 = y =ħ. =6.626 10 34. 11.8 1014h (1.30 10 19 ) =6.53 10 19 Bronce: =1.6 10 19 (0.31 ) =4.96 10 20 =6.626 10 34. 11.8 1014h (4.96 10 20 ) Revista Científica. Volumen Extra. Año 2011 335

=7.33 10 19 Cobre: =1.6 10 19 (0.17 ) =2.72 10 20 =6.626 10 34. 11.8 1014h (2.72 10 20 ) =7.55 10 19 Zinc: =1.6 10 19 (0.58 ) =9.28 10 20 =6.626 10 34. 11.8 1014h (9.28 10 20 ) =6.90 10 19 Conclusiones Metal Aluminio Bronce Cobre Zinc Tabla No. 5 Valores experimentales. Al comparar los valores teóricos con los valores experimentales presenta un margen de error inferior al 5 %, por lo cual se puede decir que el experimento es válido. Para el desarrollo de este experimento no se necesitan costosos equipos, sus materiales son fáciles de conseguir y su montaje es sencillo (Fig. N. 1) por lo cual se puede realizar en cualquier laboratorio de universidad o colegio. Se requiere realizar el montaje en agua porque en el aire los electrones desprendidos por la luz ultravioleta sobre las placas de metal son liberados pero no con la suficiente energía para desplazarlos, en el agua al haber cargas negativas y positivas (iones) posibilita el desplazamiento de los electrones. Al analizar el efecto fotoeléctrico se requiere como complemento estudiar la energía en función de la carga de electrón para la viabilidad de la cuantificación del efecto fotoeléctrico por parte de los practicantes. Referencias Bibliográficas SERWEY, Raymond, Física para Ciencias e Ingeniería, Tomo II. 5ta Edición. México, Editorial Mc Graw Hill. 2002. SADIKU, Matthew Elementos de Electromagnetismo. 2da Edición. México. Editorial Alfaomega. 2007. Revista Científica. Volumen Extra. Año 2011 336

ECNIRAMA. Tomo VII. Buenos Aires, Argentina. Editorial Codex S.A.1963. Grup d'estudi de la Natura del Moianès [en linea] URL: http://www.joseplainez.org/grup%20moianes/recopilacio_tecnica/naturaleza %20de%20la%20luz.htm Planeta Sedna [en línea] URL: http://www.portalplanetasedna.com.ar/fotoelectrico.htm Revista Científica. Volumen Extra. Año 2011 337