2. a) Teoría de Einstein del efecto fotoeléctrico: concepto de fotón.
b) Un haz de luz provoca efecto fotoeléctrico en un determinado metal. Explique cómo se
modifica el número de fotoelectrones y su energía cinética máxima si: i) aumenta la intensidad
del haz luminoso; ii) aumenta la frecuencia de la luz incidente; iii) disminuye la frecuencia por
debajo de la frecuencia umbral del metal.
Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2015-2015, FISICA
Respuestas
a) La teoría de Einstein del efecto fotoeléctrico. Concepto del fotón.
El efecto fotoeléctrico es la reacción que tiene un metal al ser expuesto a radiación electromagnética, este efecto es el de emitir electrones. La teoría de Einstein fue la de determinar que así como la energía podía ser cuantificable, pues así también se podría cuantificar la radiación debido a que su naturaleza se asemejaba al de un partícula que transportan la energía, estas nuevas partículas son conocidas como fotones.
De esta forma se puede comprender como la luz puede entregar energía a un electrón, por supuesto dependiendo de la frecuencia con la que es emitida la radiación.
Así pues se tiene que si el fotón que entra en contacto con el electrón posee una energía insuficiente para desprender dicho electrón, el fotón será expulsado y redirigido hacía otro lugar, por el contrario si la energía del fotón es solamente la necesaria, esta desprenderá el fotón sin ningún efecto secundario y si la energía del fotón sobrepasa la necesaria para desprender al electrón, la energía restante será transformada en energía cinética para el electrón.
Con esto es posible decir que, una mayor intensidad en la energía del fotón se traduce en mayor energía cinética para el electrón, pero no aumenta la cantidad de electrones emitidos y una mayor cantidad de fotones significa una mayor cantidad de electrones desprendidos, pero eso no aumenta la energía cinética de cada electrón.
b) Un haz de luz provoca un efecto fotoeléctrico en un metal. Explique cómo se modifica el número de fotoelectrones y su energía cinética máxima si i) Aumenta la intensidad del haz luminoso ii) Aumenta la frecuencia de luz incidente iii) Disminuye la frecuencia por debajo de la frecuencia umbral del meta.
Teniendo en cuenta que el efecto fotoeléctrico es la interacción que existe entre los fotones y los electrones, se puede analizar que:
i) Si se aumenta el haz luminoso, esto trae como consecuencia un aumento en la cantidad de fotones emitidos y por lo tanto en la cantidad de electrones desprendidos del metal, pero no quiere decir que la energía cinética proporcionada a cada electrón de forma individual sea mayor.
ii) Al aumentar la frecuencia de la luz incidente se produce un aumento en la energía contenida en cada fotón, por lo que le será proporcionada una mayor energía cinética al electrón, lo cual no quiere decir que la cantidad de electrones desprendidos sea mayor.
iii) Si se disminuye la frecuencia por debajo de la frecuencia umbral del metal, no se cumplirán las condiciones necesarias para llevar a cabo el efecto fotoeléctrico, por lo que la energía sería insuficiente para arrancar el electrón del átomo.
PRUEBA DE SELECTIVIDAD ANDALUCIA CONVOCATORIA JUNIO 2015-2016 FÍSICA.