Lab3_EfectoFotoelectrico

7/22/2019 Lab3_EfectoFotoelectrico

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UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIADEPARTAMENTO DE FISICA

LABORATORIO FIS 140-129EFECTO FOTOELECTRICO

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EFECTO FOTOELCTRICO

OBJETIVOS:

Verificar experimentalmente el carcter corpuscular de la luz. Medir la constante de Planck.

EN EL LABORATORIO

Para llevar a cabo los objetivos planteados, se estudiar el proceso de emisin de electrones de un

metal. Para esto se deber incidir sobre este metal luz de frecuencia apropiada, fenmeno conocido

como Efecto Fotoelctrico.

La ecuacin de conservacin de la energa, propuesta por Einstein, que describe este efecto es:

= vhK (1)

Donde:

K: Energa cintica de los electrones emitidos.

vh : Energa de los fotones incidentes.

: Energa que liga los electrones al metal, conocida como funcin de trabajo.

Adems:

][101356674,4][106260693,6 1534 seVsJh ==

Si a los electrones se les aplica un potencial repulsivo V, solo aquellos que tengan mxima energa

cintica podrn ser colectados y darn origen a una corriente. Para un valor dado del potencial de

frenado ningn electrn ser capaz de llegar al colector y la corriente se har cero, en ese instante secumple que eVKMAX = , por lo tanto la relacin (1) se convierte en:

= vheV (2)


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Para realizar la experiencia usted dispondr de (ms informacin de la disposicin en los anexos):

1. Voltmetro del potencial de frenado.2. Voltmetro midiendo tensin proporcional a la foto-corriente.3. Leds de distintos colores.4. Fuente regulable de tensin.5. Celda fotoelctrica.

Fig N1, Estacin de trabajo durante la experiencia.

Nota:

La medida de la foto-corriente debe ser negativa. Se debe ajustar el Voltaje de frenado de manera

que la foto-corriente sea igual a cero.


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a) ESTUDIANDO LA ECUACIN DE CONSERVACIN DE LA ENERGAEn una pieza oscura, haga incidir sobre la celda cada uno de los colores provenientes de los led.

Aumentar el valor de voltaje de frenado hasta hacer el voltaje de la foto-corriente cero (recuerdeque el voltaje de la foto-corriente es idealmente negativo, por lo que se debe aumentar

lentamente el voltaje de frenado hasta que llegue a cero y desaparezca el signo negativo).

Grfico de Potencia de frenado (en [eV]) v/s frecuencia [Hz] utilizando para ello todos losLeds disponibles.

Determine la pendiente y el intercepto. A partir de estos valores encuentre la constante dePlanck y la funcin de trabajo respectivamente. Corresponden sus resultados a lo esperado

tericamente? La funcin de trabajo se acerca ms a la del cobre o el aluminio? Explique su

respuesta.

b) RELACIN ENTRE LA FOTO-CORRIENTE Y LA INTENSIDAD DE LA LUZPara los colores violeta y azul, estudie la dependencia entre la foto-corriente fI y la intensidad

de la luz incidente. Para ello utilice un para de polarizadores ubicados entre los Leds y la foto-

celda.

Medir la foto-corriente variando el ngulo entre los polarizadores desde 0 a 90 grados, cada 5grados. Con esto realizar un solo grafico para ambos colores, de fI v/s )(cos

2 , recuerde que

la foto-corriente se esta midiendo a travs de el voltaje en una resistencia de 100[k], por loque este voltaje se relaciona con la corriente segn la Ley de Ohm IRV = .

Conclusiones acerca de la dependencia de la foto-corriente con la intensidad de la luz.


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ANTES DEL LABORATORIO (PREPARATORIO PARA EL CONTROL)

1. Lea atentamente esta gua.2.

Estudie la teora corpuscular de la luz, y analice las dificultades que encuentra la teoraondulatoria de la luz para explicar el Efecto Fotoelctrico.

3. Explique que es una transicin ptica en la que un electrn absorbe un fotn. Qucantidades se conservan en el proceso?

4. Cul es la mnima energa necesaria para que un fotn pueda sacar electrones desde Cu, Nay Al? Es alguna de ellas visible?

5. en el efecto fotoelctrico como depende la corriente de fotoelectrones de la intensidad y lafrecuencia de la radiacin incidente. Haga un grafico cualitativo.

BIBLIOGRAFA SUGERIDA:

Halliday-Resnick-Krane, Parte II, Capitulo 49 seccin 5.ANEXO A:

Tabla de frecuencia y longitud de onda para los Leds disponibles en el Laboratorio.

Color [nm] v [Hz]

Rojo 685 4,38E+14

Naranja 605 4,96E+14

Verde 533 5,63E+14

Azul 473 6,34E+14Violeta 430 6,98E+14

Tabla de funciones de trabajo de distintos materiales.

Elemento Funcin de trabajo [eV]

Aluminio 4,08

Sodio 2,28

Cobre 4,70


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ANEXO B:

Fig N2, Fuente de poder variable.

(a) (b)

Fig N3, Disposicin de trabajo (ubicacin de la luz incidente en la foto-celda). (a) Medicin de constante de Planck, (b)

Medicin de la dependencia de la foto-corriente con la intensidad.

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