Ejercicio D1 · Física PAU Andalucía Ordinaria Suplente 2024

a) i) ¿Con qué fuente luminosa se emiten los electrones a mayor velocidad?

Solución: Fuente A

a) i) Justificación razonada de la mayor velocidad:

Solución: Según la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico, la energía cinética máxima de los fotoelectrones es $E_{c,\text{max}} = hf - W_0 = \frac{1}{2}mv_{\text{max}}^2$. Dado que la fuente A tiene una frecuencia mayor ($2f > f$), la energía de los fotones incidentes es mayor y, por tanto, la energía cinética y la velocidad con la que salen los electrones es mayor.

a) ii) ¿Con qué fuente luminosa se emite mayor número de electrones?

Solución: Fuente B

a) ii) Justificación razonada del mayor número de electrones:

Solución: El número de electrones emitidos depende del flujo de fotones incidentes por unidad de tiempo. La tasa de fotones es proporcional a $I / (h\nu)$. Para la fuente B es $2I/(hf)$ mientras que para la fuente A es $I/(2hf)$. Al ser $f > f_0$ en ambas, la fuente B incide con un número de fotones cuatro veces mayor, liberando por tanto mayor número de electrones.

b) i) La frecuencia de la luz utilizada en la segunda medida:

Solución: $6{,}8\cdot 10^{14}$ Hz / $6{,}8\cdot 10^{14}$ s⁻¹

b) ii) La frecuencia a partir de la cual no se producirá el efecto fotoeléctrico en el metal:

Solución: $3{,}2\cdot 10^{14}$ Hz / $3{,}2\cdot 10^{14}$ s⁻¹