APORTE 2 TC3FERNAND BOLIVAR CALDERON86044420

ACTIVIDAD 4.Responder si el voltaje mínimo para el cual no se reciben electrones entre las placas del experimento es diferente para cada material? Demostrar esta respuesta con las mediciones, para este punto es importante documentarse sobre la función de trabajo en el efecto fotoeléctrico

FUNCION DE TRABAJO.

En física del estado sólido la función de trabajo o trabajo de extracción, es la energía mínima (normalmente medida en electronvoltio), necesaria para arrancar un electrón de un sólido, a un punto inmediatamente fuera de la superficie del sólido (o la energía necesaria para mover un electrón desde el nivel de energía de Fermi hasta el vacío). Aquí "inmediatamente" significa que la posición final del electrón está lejos de la superficie a escala atómica pero todavía cerca del sólido en una escala macroscópica. La función de trabajo es una propiedad fundamental para cualquier sustancia sólida con una banda de conducción (tanto vacía como parcialmente llena). Para un metal, el nivel de Fermi está dentro de la banda de conducción, indicando que la banda esta parcialmente llena. Para un aislante, el nivel de Fermi cae dentro del gap, indicando una banda de conducción vacía; en este caso, la energía mínima para arrancar un electrón es aproximadamente la suma de la mitad del gap, y la función de trabajo.Función de trabajo fotoeléctrica.La función de trabajo es la energía mínima que debe proporcionarse a un electrón para liberarlo de la superficie de una sustancia determinada. En el efecto fotoeléctrico, la excitación es obtenida por absorción de un fotón. (Cuando un electrón adquiere energía, éste salta de un nivel de energía a otro en saltos cuánticos. Este proceso se llama excitación de un electrón, y los niveles altos de energía se llaman estados excitados). Si la energía del fotón es mayor que la función de trabajo de la sustancia, se produce la emisión fotoeléctrica y el electrón es liberado de la superficie. (El exceso de energía del fotón se traduce en la liberación del electrón con energía cinética distinta de cero).La función de trabajo fotoeléctrica es

Dónde   es la constante de Planck y   es la frecuencia mínima (umbral) del fotón, requerida para producir la emisión fotoeléctrica.Funciones de trabajo en el Efecto Fotoeléctrico.

Elemento Función de trabajo(eV)Aluminio 4,08Berilio 5,0Cadmio 4,07Calcio 2,9

Carbono 4,81Cesio 2,1Cobalto 5,0Cobre 4,7Oro 5,1Hierro 4,5Plomo 4,14Magnesio 3,68Mercurio 4,5Níquel 5,01Niobio 4,3Potasio 2,3Platino 6,35Selenio 5,11Plata 4,73Sodio 2,28Uranio 3,6Zinc 4,3

La ecuación que se debe plantear es:

Energía del fotón incidente = energía necesaria para liberar el electrón de la superficie del metal + energía cinética del electrón

Ahora bien, la energía de un fotón obedece a la relación cuántica

ε = h * f

donde h es la constante de Planck y f es la frecuencia del fotón (de la luz incidente).

A la energía necesaria para liberar un electrón de la placa metálica se le suele llamar función de trabajo, y se representa por Φ. A la energía cinética del electrón una vez desprendido se le designa como Ek = ½ m v².

Se tendrá pues en definitiva

h * f = Φ.+ ½ m v²

para la ecuación del efecto fotoeléctrico, deducida por Einstein en 1905.

En cuanto a despejar las variables, una vez tienes la ecuación se trata de operaciones simples de álgebra. El valor del la función trabajo depende del metal empleado. La constante de Planck vale

h = 6,626 * 10^(-34) Joules*seg

La masa m del electrón vale 9,11*10^(-31) kg

Cada metal requiere, para que se produzca la extracción, una radiación con una frecuencia mínima (no). Cualquier otra radiación de menor frecuencia, no será capaz de arrancar electrones. Por debajo de la frecuencia mínima la intensidad de corriente -"i" (amperios)- será cero. No hay efecto fotoeléctrico.

ACTIVIDAD No. 5 Compara este fenómeno con lo que ocurriría si se dispara con un arma ó varias armas de repetición sobre un muro de concreto. Realizar el ejercicio mental, y responda si el número las partículas desprendidas por el muro, depende de la frecuencia de los disparo, ó depende de la intensidad de los mismos. Hallar la diferencia con el efecto fotoeléctrico, y responder porque el efecto fotoeléctrico es un fenómeno que presenta un comportamiento totalmente diferente a la experiencia macroscópica de la cual estamos habituados

Biem en este ejemplo tenemos que si se dispara un solo proyectil con una velocidad V1, imapactaria con una fuerza F1 y causaría desprendimiento de material de concreto de la pared, si esta velocidad y fuerza son iguales para un segundo proyectil causaría la misma cantidad de dsprendimiento de material, por tanto si es una ráfaga de disparos la intensidad de estos aumentaria y el desprendimiento de material sria mayor. Por lo tanto la cantidad de material que se separa de la pared dependería de la intensidad de los disparos.

De acuerdo al efecto fotoeléctrico: Los fotones tienen una energía característica determinada por la frecuencia de onda de la luz. Si un átomo absorbe energía de un fotón y tiene más energía que la necesaria para expulsar un electrón del material y además posee una trayectoria dirigida hacia la superficie, entonces el electrón puede ser expulsado del material. Si la energía del fotón es demasiado pequeña, el electrón es incapaz de escapar de la superficie del material. Los cambios en la intensidad de la luz no modifican la energía de sus fotones, tan sólo el número de electrones que pueden escapar de la superficie sobre la que incide y por tanto la energía de los electrones emitidos no depende de la intensidad de la radiación que le llega, sino de su frecuencia. Si el fotón es absorbido, parte de la energía se utiliza para liberarlo del átomo y el resto contribuye a dotar de energía cinética a la partícula libre.

BIBLIOGRAFIA.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/tables/photoelec.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_trabajohttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_d…

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B…

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ef_Fotoelectrico/TeoriaEF.htm