4. El trabajo de extracción del cátodo metálico en una célula fotoeléctrica es 1,32 eV. Sobre él
incide radiación de longitud de onda λ = 300 nm.
a) Defina y calcule la frecuencia umbral para esta célula fotoeléctrica. Determine la velocidad
máxima con la que son emitidos los electrones.
h = 6,6·10-34 J s ; c = 3·108
m·s-1 ; e = 1,6·10-19 C ; me = 9,1·10-31 kg
Respuestas a la pregunta
a) Defina y calcule la frecuencia umbral para esta célula fotoeléctrica. Determine la velocidad máxima con la que son emitidos los electrones.
La relación entre la frecuencia umbral y el trabajo de extracción es:
Te = h*fo
Dónde:
Te es el trabajo de extracción.
h es la constante de plank.
fo es la frecuencia umbral del material.
Datos:
Te = 1,32 eV = 2,11*10^-19 J
h = 6,6*10^-34 Js
Sustituyendo los datos se tiene que:
2,11*10^-19 = (6,6*10^-34)*fo
fo = 3,204*10^14 Hz
La frecuencia umbral es de 3,204*10^14 Hz.
Ahora se calcula la frecuencia asociada a la longitud de onda incidente:
c = λ * f
f= c/λ
Datos:
C = 3*10^8 m/s
λ = 300 nm = 300*10^-9 m
Sustituyendo los valores se tiene que:
f = 3*10^8 / 300*10^-9
f = 10^15 Hz
Ahora la velocidad máxima con la que son emitidos los electrones se calcula como:
m*V^2/2 = f*h – fo*h
V = √2h*(f – fo)/m
Datos:
h = 6,6*10^-34 Js
f = 10^15 Hz
fo = 3,204*10^14 Hz
m = 9,1*10^-31 kg
Sustituyendo se tiene que:
V = √2*(6,6*10^-34)*( 10^15 - 3,204*10^14)/( 9,1*10^-31)
V = 992871,294 m/s
La velocidad máxima es de 992871,294 m/s.
PRUEBA DE SELECTIVIDAD ANDALUCIA CONVOCATORIA RESERVA B 2015-2016 FÍSICA.