Problema 7 · Física PAU Navarra Ordinaria 2023

Tema: Física cuántica: efecto fotoeléctrico y dualidad onda-corpúsculo · Del examen Ordinaria (2023)

Enunciado

7- (A) Define frecuencia umbral y trabajo de extracción. Explica la siguiente representación gráfica. (1,5 puntos)

(B) En un experimento sobre el efecto fotoeléctrico se construye un circuito ideal de corriente continua con un tubo de vacío con dos placas metálicas en su interior conectadas a una pila. Si se ilumina el cátodo metálico con luz monocromática de 250 nm250\text{ nm}, se observa que hay paso de corriente. Si invertimos la polaridad de la pila, se invierte el sentido del campo eléctrico en el interior del tubo. Al ir variando el voltaje de la pila, se observa que, cuando esta son 2 voltios2\text{ voltios}, el amperímetro no marca paso de corriente.

a)

¿Cuál es la función de trabajo? (0,25 puntos)

b)

¿Cuál es la frecuencia umbral del cátodo? (0,25 puntos)

c)

¿Qué voltaje debe tener la pila para que se anule la corriente cuando se ilumina el cátodo con una luz de 1015 Hz10^{15}\text{ Hz}? (0,5 puntos)

Datos: h=6,626⋅10−34 J⋅sh = 6{,}626\cdot 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}; qelectroˊn=−1,6⋅10−19 Cq_{\text{electrón}} = -1{,}6\cdot 10^{-19}\text{ C}; c=3⋅108 m/sc = 3\cdot 10^8\text{ m/s}

Enunciado: Problema 7 · Física PAU Navarra Ordinaria 2023

Solución

Solución de AprenAI (no es la oficial)

(A) Define frecuencia umbral y trabajo de extracción. Explica la siguiente representación gráfica.

Solución: La frecuencia umbral f0f_0 es la frecuencia mínima de la radiación incidente por debajo de la cual no se produce emisión de fotoelectrones. El trabajo de extracción (o función de trabajo) W0=hf0W_0 = h f_0 es la energía mínima necesaria para arrancar un electrón de la superficie del metal. La gráfica representa la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico: Ec,max⁡=hf−W0E_{c,\max} = hf - W_0. Para f<f0f < f_0, Ec,max⁡=0E_{c,\max} = 0 (no hay efecto fotoeléctrico). Para f≥f0f \geq f_0, la relación es lineal con pendiente igual a la constante de Planck hh.

a) ¿Cuál es la función de trabajo?

Solución: 4,75⋅10−19 J4{,}75\cdot 10^{-19}\text{ J} / 2,97 eV2{,}97\text{ eV}

Las soluciones de los 2 apartados que faltan y la explicación paso a paso son Premium. Premium

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

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