Pregunta 6 · Física PAU Extremadura Extraordinaria 2026

Tema: Física cuántica: efecto fotoeléctrico, fotones y dualidad onda-corpúsculo · Del examen Extraordinaria (2026)

Enunciado

BLOQUE D. FÍSICA RELATIVISTA, CUÁNTICA, NUCLEAR Y DE PARTÍCULAS

PREGUNTA 6. (2,5 puntos)

En la entrada de un edificio se instala una puerta automática que se abre cuando una célula fotoeléctrica deja de recibir luz. La célula está formada por un fotocátodo metálico y un ánodo. Cuando la luz incide sobre el fotocátodo, se produce efecto fotoeléctrico y circula corriente; cuando algo interrumpe el haz de luz, la corriente cae a cero y la puerta se abre. La célula se ilumina con una lámpara que emite luz casi monocromática de longitud de onda λ=400 nm\lambda = 400\text{ nm}. El trabajo de extracción del metal del fotocátodo es ϕ=2,0 eV\phi = 2{,}0\text{ eV}.

a)

(0,5 puntos) Calcula la energía de cada fotón de la luz incidente (en eV y en J).

b)

(0,5 puntos) Determina la energía cinética máxima de los electrones emitidos (en eV y en J).

c)

(0,5 puntos) Calcula el potencial de frenado necesario para anular la corriente fotoeléctrica.

d)

(1 punto) ¿Cuál sería la longitud de onda máxima con la que funcionaría la puerta, manteniendo la misma intensidad en la lámpara? Razona la respuesta.

Enunciado: Pregunta 6 · Física PAU Extremadura Extraordinaria 2026

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Calcula la energía de cada fotón de la luz incidente (en eV y en J).

Solución: 3,1 eV / 4,97·10⁻¹⁹ J

b) Determina la energía cinética máxima de los electrones emitidos (en eV y en J).

Solución: 1,1 eV / 1,77·10⁻¹⁹ J

c) Calcula el potencial de frenado necesario para anular la corriente fotoeléctrica.

Solución: 1,1 V

d) ¿Cuál sería la longitud de onda máxima con la que funcionaría la puerta, manteniendo la misma intensidad en la lámpara? (valor numérico)

Solución: 621 nm / 6,21·10⁻⁷ m

d) Razona la respuesta.

Solución: Para que funcione la puerta debe producirse efecto fotoeléctrico, por lo que la energía de los fotones incidentes debe superar el trabajo de extracción (E ≥ φ). Al ser la longitud de onda inversamente proporcional a la energía, la longitud de onda máxima corresponde a la longitud de onda umbral λ₀ = hc/φ.

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

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