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Efecto fotoeléctrico

Descripción:

El efecto fotoeléctrico se denomina extracción de electrones de una sustancia bajo la influencia de la luz. El efecto fotoeléctrico fue descubierto por G. Hertz (1887). La teoría del efecto fotoeléctrico fue desarrollada por A. Einstein (1905) sobre la base de conceptos cuánticos. La teoría ondulatoria clásica de la luz no pudo explicar las leyes de este fenómeno. Según los conceptos cuánticos, la luz es emitida y absorbida por porciones separadas (cuantos), cuya energía E es proporcional a la frecuencia ν

E = hν

donde h = 6,63 · 10–34 J · s es la constante de Planck. Para arrebatarle un electrón a una sustancia, es necesario proporcionar una energía que exceda el trabajo de salida A. La energía cinética máxima de un fotoelectrón se determina según Einstein por la ecuación

hν= A +(mv2/2)max

Esta ecuación explica las leyes básicas del efecto fotoeléctrico:

  1. La energía cinética máxima de los fotoelectrones aumenta linealmente con la frecuencia de la luz y no depende del flujo de luz incidente. Si se crea un campo eléctrico entre el fotocátodo y el ánodo de la fotocélula de vacío, que ralentiza el movimiento de los electrones hacia el ánodo, entonces a un cierto valor del voltaje de retardo Ur , la corriente del ánodo se detiene. El valor de Ur está determinado por la relación (en la simulación aparece como U3):
  2. (mv2/2)max = eUr

  3. El número de electrones expulsados ​​de la superficie del metal por segundo es directamente proporcional a la potencia del flujo de luz P.
  4. Si la frecuencia de la luz es menor que una cierta frecuencia mínima νmin definida para una sustancia dada, entonces el efecto fotoeléctrico no ocurre ("frontera roja del fotoefecto")

νmin = A/h, o λ νmax = hc/A

Para los metales alcalinos, el borde rojo se encuentra en el rango de luz visible. El modelo es un experimento virtual para estudiar las leyes del efecto fotoeléctrico externo. Es posible cambiar el valor de la tensión U entre el ánodo y el cátodo de la fotocélula y su signo, longitud de onda λ en el rango de luz visible y potencia de flujo luminoso P. En un experimento, es posible determinar el borde rojo del efecto fotoeléctrico y encontrar la función de trabajo del material del fotocátodo. Es posible medir el potencial de bloqueo Uz para diferentes longitudes de onda y determinar la constante de Planck h.