Pregunta 7 · Física PAU Galicia Ordinaria 2022

Tema: Física cuántica: efecto fotoeléctrico y dualidad onda-corpúsculo · Del examen Ordinaria (2022)

Enunciado

PREGUNTA 7. Resuelva este problema:

En una célula fotoeléctrica, el cátodo se ilumina con una radiación de longitud de onda λ=3×10−7 m\lambda = 3\times 10^{-7}\text{ m}.

DATOS:

∣qe∣=1,6×10−19 C|q_e| = 1{,}6\times 10^{-19}\text{ C};

me=9,1×10−31 kgm_e = 9{,}1\times 10^{-31}\text{ kg};

c=3×108 m⋅s−1c = 3\times 10^8\text{ m}\cdot\text{s}^{-1};

h=6,63×10−34 J⋅sh = 6{,}63\times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}

a)

Estudie si la radiación produce efecto fotoeléctrico, considerando que el trabajo de extracción corresponde a una frecuencia de 7×1014 Hz7\times 10^{14}\text{ Hz}.

b)

Calcule la velocidad máxima de los electrones arrancados y la diferencia de potencial que hay que aplicar entre ánodo y cátodo para que se anule la corriente fotoeléctrica.

Enunciado: Pregunta 7 · Física PAU Galicia Ordinaria 2022

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Estudie si la radiación produce efecto fotoeléctrico, considerando que el trabajo de extracción corresponde a una frecuencia de 7×10¹⁴ Hz.

Solución: Sí, produce efecto fotoeléctrico porque f = 10¹⁵ Hz > f₀ = 7×10¹⁴ Hz

b) Calcule la velocidad máxima de los electrones arrancados

Solución: 6,61⋅1056{,}61\cdot 10^5 m/s / 661661 km/s

b) Calcule la diferencia de potencial que hay que aplicar entre ánodo y cátodo para que se anule la corriente fotoeléctrica.

Solución: 1,231{,}23 V / 0,001230{,}00123 kV

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