Ejercicio A.5 · Física PAU Madrid Modelo 2020

Tema: Física Moderna · Del examen Modelo (2020)

Enunciado

A.5 (2 puntos). Un haz luminoso monocromático de 400 nm400\text{ nm} de longitud de onda, incide sobre un material cuyo trabajo de extracción para el efecto fotoeléctrico es de 2,5 eV2{,}5\text{ eV}. Determine:

a)

La energía cinética máxima de los electrones extraídos y su longitud de onda de de Broglie.

Si el haz incidente tiene una intensidad de 5⋅10−9 W m−25\cdot 10^{-9}\text{ W m}^{-2}, determine:

b)

El número de fotones incidentes por unidad de tiempo y superficie y la energía por unidad de tiempo y de superficie de los electrones emitidos suponiendo que todos ellos salen con la energía cinética máxima.

Datos:

Valor absoluto de la carga del electrón, e=1,6⋅10−19 Ce = 1{,}6\cdot 10^{-19}\text{ C}; Masa en reposo del electrón, me=9,1⋅10−31 kgm_e = 9{,}1\cdot 10^{-31}\text{ kg}; Constante de Planck, h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63\cdot 10^{-34}\text{ J s}; Velocidad de la luz en el vacío, c=3⋅108 m s−1c = 3\cdot 10^8\text{ m s}^{-1}.

Enunciado: Ejercicio A.5 · Física PAU Madrid Modelo 2020

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) La energía cinética máxima de los electrones extraídos

Solución: 9,725⋅10−209{,}725\cdot 10^{-20} J / 0,6080{,}608 eV

a) Su longitud de onda de de Broglie

Solución: 1,583⋅10−91{,}583\cdot 10^{-9} m / 1,5831{,}583 nm

b) El número de fotones incidentes por unidad de tiempo y superficie

Solución: 1,005⋅10101{,}005\cdot 10^{10} m⁻²·s⁻¹ / 1,005⋅10101{,}005\cdot 10^{10} fotones/(m²·s)

b) La energía por unidad de tiempo y de superficie de los electrones emitidos suponiendo que todos ellos salen con la energía cinética máxima

Solución: 9,78⋅10−109{,}78\cdot 10^{-10} J·m⁻²·s⁻¹ / 9,78⋅10−109{,}78\cdot 10^{-10} W/m²

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