Problema 7 · Física PAU Aragón Extraordinaria 2021

Tema: Física cuántica: efecto fotoeléctrico y hipótesis de De Broglie · Del examen Extraordinaria (2021)

Enunciado

7. (2,5 puntos)

a)

Explica brevemente el efecto fotoeléctrico. ¿Qué es el potencial de frenado (o de corte)? ¿Cómo depende ese potencial de la frecuencia de la luz incidente? (1 punto)

La energía de extracción (o función de trabajo) del potasio es de 2,3 eV2{,}3\text{ eV}.

b)

Calcula el potencial de frenado de los electrones si se ilumina con luz de longitud de onda λ=405 nm\lambda = 405\text{ nm}. (1,5 puntos)

Datos: Carga del electrón e=1,60×10−19 Ce = 1{,}60\times 10^{-19}\text{ C}; c=3,00×108 m/sc = 3{,}00\times 10^8\text{ m/s}; h=6,63×10−34 J⋅sh = 6{,}63\times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}.

Enunciado: Problema 7 · Física PAU Aragón Extraordinaria 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Explica brevemente el efecto fotoeléctrico. ¿Qué es el potencial de frenado (o de corte)? ¿Cómo depende ese potencial de la frecuencia de la luz incidente?

Solución: Efecto fotoeléctrico: emisión de electrones por un metal al incidir radiación electromagnética. Potencial de frenado: diferencia de potencial mínima necesaria para anular la corriente de fotoelectrones (eV0=Ec,max⁡e V_0 = E_{c,\max}). Dependencia: V0=heν−W0eV_0 = \frac{h}{e}\nu - \frac{W_0}{e}, crece linealmente con la frecuencia a partir de la frecuencia umbral.

b) Calcula el potencial de frenado de los electrones si se ilumina con luz de longitud de onda λ = 405 nm.

Solución: 0,770{,}77 V / 0,7670{,}767 V

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