Se ha publicado en la página correspondiente una nueva actividad (D1 Selectividad convocatoria ordinaria junio 2022) de la primera parte, Introducción a la Física Cuántica, de la unidad 5, Física del siglo XX, de la materia de Física de 2º de bachillerato.
La actividad está relacionada con el efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein que lo explica.
En este ejercicio (el D1 propuesto en el examen de la convocatoria ordinaria de la Prueba de evaluación de bachillerato para el acceso a la Universidad y pruebas de admisión de junio de 2022) se aborda el fenómeno denominado efecto fotoeléctrico y la explicación del mismo que propuso en 1905 Albert Einstein. La idea de la actividad es entender que este fenómeno solamente se produce cuando la luz o radiación incidente tiene una longitud de onda inferior a un valor máximo característico del material, así como comprender y aplicar la ecuación de Einstein que explica el citado fenómeno.
A partir del minuto 0:41 se resuelve el apartado a) del ejercicio, mientras que a partir del minuto 8:36 se hace lo propio con el apartado b). Como ya sabemos la actividad, tanto en formato PDF como MP4, se puede ver también en el blog https://elblogdetrabajodejuanparadafyq.blogspot.com/. Efecto fotoeléctrico. Fenómeno que consiste en la emisión de electrones por una superficie (de un metal) cuando se la ilumina con luz u ondas electromagnéticas (OEM). Descubierto por Hertz en 1887 (1888) en experiencias de producción de OEM. Siempre me resultó curioso y llamativo que se descubriera este fenómeno tratando de corroborar empíricamente la teoría electromagnética de la luz de Maxwell y que el mismo fenómeno no pudiese ser explicado por ella. Las descargas productoras de OEM son más intensas si se iluminan los electrodos (esferas) con luz ultravioleta, UV. Hipótesis: emisión de electrones por iluminación (luz). Más tarde se observó con luz visible en el cinc y los alcalinos. Conclusiones La energía de los fotoelectrones es independiente de la intensidad de la luz (I). El número de fotoelectrones aumenta (proporcionalmente) al aumentar la I (aumento de la I de corriente). No hay retraso entre la llegada de la luz y la emisión de los fotoelectrones. Para cualquier intensidad luminosa, si su f es menor que fo (frecuencia umbral) no hay emisión (I = 0). fo es la frecuencia mínima para se produzca emisión. La energía máxima de los fotoelectrones (Emáx) es una función lineal de la frecuencia de la luz. Interpretación con la teoría electromagnética, EM, clásica: no puede La energía está repartida por el frente de onda: Etotal = I · S (superficie electrodo). Para muchos electrones: poca energía para cada electrón y no puede ser arrancado. Debe haber cierto retraso entre llegada de la luz y emisión fotoelectrones debido a la poca cantidad de energía que recibe cada electrón. Serias dificultades para la teoría EM de la luz. En 1905 el físico alemán Albert Einstein (1879-1955), a partir de la hipótesis de Planck, explica el efecto fotoeléctrico. Sugiere: propagación de la luz también es discontinua (cuantos): naturaleza corpuscular en la propagación de la luz, así como en su interacción con la materia. Explicación del efecto fotoeléctrico Proceso instantáneo: electrón arrancado si el cuanto supera cierta energía mínima (trabajo de extracción, W, característico de cada sustancia). Si h · f es menor que W no hay emisión de electrones: frecuencia umbral, fo, tal que h · fo = W luego fo = W/h. E_incidente = E_umbral + Ec_máx Si f es la frecuencia de la radiación incidente (f es mayor que fo), o la longitud de onda es inferior a cierto valor (inferior a cierta longitud de onda máxima) se puede aplicar la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico: E_inc= W + Ec_máx h · f = h · f_o + Ec_máx Gráfica Ec_máx frente a f: recta comienza en fo cuya pendiente es h. Mayor intensidad luminosa mayor número de cuantos de energía mayor número de fotoelectrones arrancados sin variar su energía. Conclusión: la luz se emite, se absorbe y se propaga en forma de cuantos, gránulos o paquetes (forma discontinua o discreta) cuantización de la luz y la energía. Nueva teoría corpuscular: fuerte impulso para investigar la naturaleza de la luz (otra vez).
Como ya sabemos la actividad, tanto en formato PDF como MP4, se puede ver también en el blog https://elblogdetrabajodejuanparadafyq.blogspot.com/.
Efecto fotoeléctrico. Fenómeno que consiste en la emisión de electrones por una superficie (de un metal) cuando se la ilumina con luz u ondas electromagnéticas (OEM).
Descubierto por Hertz en 1887 (1888) en experiencias de producción de OEM.
Siempre me resultó curioso y llamativo que se descubriera este fenómeno tratando de corroborar empíricamente la teoría electromagnética de la luz de Maxwell y que el mismo fenómeno no pudiese ser explicado por ella.
Las descargas productoras de OEM son más intensas si se iluminan los electrodos (esferas) con luz ultravioleta, UV.
Hipótesis: emisión de electrones por iluminación (luz).
Más tarde se observó con luz visible en el cinc y los alcalinos.
Conclusiones
La energía de los fotoelectrones es independiente de la intensidad de la luz (I).
El número de fotoelectrones aumenta (proporcionalmente) al aumentar la I (aumento de la I de corriente).
No hay retraso entre la llegada de la luz y la emisión de los fotoelectrones.
Para cualquier intensidad luminosa, si su f es menor que fo (frecuencia umbral) no hay emisión (I = 0). fo es la frecuencia mínima para se produzca emisión.
La energía máxima de los fotoelectrones (Emáx) es una función lineal de la frecuencia de la luz.
Interpretación con la teoría electromagnética, EM, clásica: no puede
La energía está repartida por el frente de onda: Etotal = I · S (superficie electrodo).
Para muchos electrones: poca energía para cada electrón y no puede ser arrancado.
Debe haber cierto retraso entre llegada de la luz y emisión fotoelectrones debido a la poca cantidad de energía que recibe cada electrón.
Serias dificultades para la teoría EM de la luz.
En 1905 el físico alemán Albert Einstein (1879-1955), a partir de la hipótesis de Planck, explica el efecto fotoeléctrico.
Sugiere: propagación de la luz también es discontinua (cuantos): naturaleza corpuscular en la propagación de la luz, así como en su interacción con la materia.
Explicación del efecto fotoeléctrico
Proceso instantáneo: electrón arrancado si el cuanto supera cierta energía mínima (trabajo de extracción, W, característico de cada sustancia).
Si h · f es menor que W no hay emisión de electrones: frecuencia umbral, fo, tal que h · fo = W luego fo = W/h.
E_incidente = E_umbral + Ec_máx
Si f es la frecuencia de la radiación incidente (f es mayor que fo), o la longitud de onda es inferior a cierto valor (inferior a cierta longitud de onda máxima) se puede aplicar la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico:
E_inc= W + Ec_máx
h · f = h · f_o + Ec_máx
Gráfica Ec_máx frente a f: recta comienza en fo cuya pendiente es h.
Mayor intensidad luminosa mayor número de cuantos de energía mayor número de fotoelectrones arrancados sin variar su energía.
Conclusión: la luz se emite, se absorbe y se propaga en forma de cuantos, gránulos o paquetes (forma discontinua o discreta) cuantización de la luz y la energía.
Nueva teoría corpuscular: fuerte impulso para investigar la naturaleza de la luz (otra vez).
A partir del minuto 0:41 se resuelve el apartado a) del ejercicio, mientras que a partir del minuto 8:36 se hace lo propio con el apartado b). Como ya sabemos la actividad, tanto en formato PDF como MP4, se puede ver también en el blog https://elblogdetrabajodejuanparadafyq.blogspot.com/. Efecto fotoeléctrico. Fenómeno que consiste en la emisión de electrones por una superficie (de un metal) cuando se la ilumina con luz u ondas electromagnéticas (OEM). Descubierto por Hertz en 1887 (1888) en experiencias de producción de OEM. Siempre me resultó curioso y llamativo que se descubriera este fenómeno tratando de corroborar empíricamente la teoría electromagnética de la luz de Maxwell y que el mismo fenómeno no pudiese ser explicado por ella. Las descargas productoras de OEM son más intensas si se iluminan los electrodos (esferas) con luz ultravioleta, UV. Hipótesis: emisión de electrones por iluminación (luz). Más tarde se observó con luz visible en el cinc y los alcalinos. Conclusiones La energía de los fotoelectrones es independiente de la intensidad de la luz (I). El número de fotoelectrones aumenta (proporcionalmente) al aumentar la I (aumento de la I de corriente). No hay retraso entre la llegada de la luz y la emisión de los fotoelectrones. Para cualquier intensidad luminosa, si su f es menor que fo (frecuencia umbral) no hay emisión (I = 0). fo es la frecuencia mínima para se produzca emisión. La energía máxima de los fotoelectrones (Emáx) es una función lineal de la frecuencia de la luz. Interpretación con la teoría electromagnética, EM, clásica: no puede La energía está repartida por el frente de onda: Etotal = I · S (superficie electrodo). Para muchos electrones: poca energía para cada electrón y no puede ser arrancado. Debe haber cierto retraso entre llegada de la luz y emisión fotoelectrones debido a la poca cantidad de energía que recibe cada electrón. Serias dificultades para la teoría EM de la luz. En 1905 el físico alemán Albert Einstein (1879-1955), a partir de la hipótesis de Planck, explica el efecto fotoeléctrico. Sugiere: propagación de la luz también es discontinua (cuantos): naturaleza corpuscular en la propagación de la luz, así como en su interacción con la materia. Explicación del efecto fotoeléctrico Proceso instantáneo: electrón arrancado si el cuanto supera cierta energía mínima (trabajo de extracción, W, característico de cada sustancia). Si h · f es menor que W no hay emisión de electrones: frecuencia umbral, fo, tal que h · fo = W luego fo = W/h. E_incidente = E_umbral + Ec_máx Si f es la frecuencia de la radiación incidente (f es mayor que fo), o la longitud de onda es inferior a cierto valor (inferior a cierta longitud de onda máxima) se puede aplicar la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico: E_inc= W + Ec_máx h · f = h · f_o + Ec_máx Gráfica Ec_máx frente a f: recta comienza en fo cuya pendiente es h. Mayor intensidad luminosa mayor número de cuantos de energía mayor número de fotoelectrones arrancados sin variar su energía. Conclusión: la luz se emite, se absorbe y se propaga en forma de cuantos, gránulos o paquetes (forma discontinua o discreta) cuantización de la luz y la energía. Nueva teoría corpuscular: fuerte impulso para investigar la naturaleza de la luz (otra vez).
Como ya sabemos la actividad, tanto en formato PDF como MP4, se puede ver también en el blog https://elblogdetrabajodejuanparadafyq.blogspot.com/.
Efecto fotoeléctrico. Fenómeno que consiste en la emisión de electrones por una superficie (de un metal) cuando se la ilumina con luz u ondas electromagnéticas (OEM).
Descubierto por Hertz en 1887 (1888) en experiencias de producción de OEM.
Siempre me resultó curioso y llamativo que se descubriera este fenómeno tratando de corroborar empíricamente la teoría electromagnética de la luz de Maxwell y que el mismo fenómeno no pudiese ser explicado por ella.
Las descargas productoras de OEM son más intensas si se iluminan los electrodos (esferas) con luz ultravioleta, UV.
Hipótesis: emisión de electrones por iluminación (luz).
Más tarde se observó con luz visible en el cinc y los alcalinos.
Conclusiones
La energía de los fotoelectrones es independiente de la intensidad de la luz (I).
El número de fotoelectrones aumenta (proporcionalmente) al aumentar la I (aumento de la I de corriente).
No hay retraso entre la llegada de la luz y la emisión de los fotoelectrones.
Para cualquier intensidad luminosa, si su f es menor que fo (frecuencia umbral) no hay emisión (I = 0). fo es la frecuencia mínima para se produzca emisión.
La energía máxima de los fotoelectrones (Emáx) es una función lineal de la frecuencia de la luz.
Interpretación con la teoría electromagnética, EM, clásica: no puede
La energía está repartida por el frente de onda: Etotal = I · S (superficie electrodo).
Para muchos electrones: poca energía para cada electrón y no puede ser arrancado.
Debe haber cierto retraso entre llegada de la luz y emisión fotoelectrones debido a la poca cantidad de energía que recibe cada electrón.
Serias dificultades para la teoría EM de la luz.
En 1905 el físico alemán Albert Einstein (1879-1955), a partir de la hipótesis de Planck, explica el efecto fotoeléctrico.
Sugiere: propagación de la luz también es discontinua (cuantos): naturaleza corpuscular en la propagación de la luz, así como en su interacción con la materia.
Explicación del efecto fotoeléctrico
Proceso instantáneo: electrón arrancado si el cuanto supera cierta energía mínima (trabajo de extracción, W, característico de cada sustancia).
Si h · f es menor que W no hay emisión de electrones: frecuencia umbral, fo, tal que h · fo = W luego fo = W/h.
E_incidente = E_umbral + Ec_máx
Si f es la frecuencia de la radiación incidente (f es mayor que fo), o la longitud de onda es inferior a cierto valor (inferior a cierta longitud de onda máxima) se puede aplicar la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico:
E_inc= W + Ec_máx
h · f = h · f_o + Ec_máx
Gráfica Ec_máx frente a f: recta comienza en fo cuya pendiente es h.
Mayor intensidad luminosa mayor número de cuantos de energía mayor número de fotoelectrones arrancados sin variar su energía.
Conclusión: la luz se emite, se absorbe y se propaga en forma de cuantos, gránulos o paquetes (forma discontinua o discreta) cuantización de la luz y la energía.
Nueva teoría corpuscular: fuerte impulso para investigar la naturaleza de la luz (otra vez).
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