Ejercicio P8 · Física Selectividad Cataluña Juny Serie 2 2021

Quina de les dues ones té els fotons més energètics?

Solución: Verd ($\lambda = 550\text{ nm}$)

Per al vermell: Freqüència ($f_r$)

Solución: $4{,}00 \times 10^{14}$ Hz

Per al vermell: Energia d'un fotó ($E_{\text{fotó},r}$)

Solución: $2{,}65 \times 10^{-19}$ J

Per al vermell: Energia d'un mol de fotons ($E_{1\text{mol},r}$)

Solución: $1{,}60 \times 10^{5}$ J / $160$ kJ

Per al verd: Freqüència ($f_g$)

Solución: $5{,}45 \times 10^{14}$ Hz

Per al verd: Energia d'un fotó ($E_{\text{fotó},g}$)

Solución: $3{,}62 \times 10^{-19}$ J

Per al verd: Energia d'un mol de fotons ($E_{1\text{mol},g}$)

Solución: $2{,}18 \times 10^{5}$ J / $218$ kJ

Determineu la longitud d'ona llindar perquè es produeixi l'efecte fotoelèctric.

Solución: $5{,}75 \times 10^{-7}$ m / $575$ nm

Les ones visibles de l'apartat anterior seran capaces d'arrencar un electró de la superfície del rubidi?

Solución: Vermell: No; Verd: Sí

Si això és possible, quina serà l'energia cinètica adquirida per l'electró?

Solución: $1{,}56 \times 10^{-20}$ J

Per a l'efecte fotoelèctric, representeu esquemàticament com varia l'energia cinètica màxima dels electrons arrencats en funció de l'energia dels fotons incidents.

Solución: Gràfica d'$E_{c,\text{màx}}$ en funció de l'energia dels fotons incidents: per sota de $W_0$ val 0 ($f < f_0$, no s'arrenquen electrons), i a partir de $W_0$ creix linealment amb pendent unitat ($E_{c,\text{màx}} = E_{\text{fotó}} - W_0$).

Comenteu el significat de les dues zones diferenciades.

Solución: Zona 1 ($E < W_0$ o $f < f_0$): L'energia dels fotons no arriba a la funció de treball i no s'arrenquen electrons ($E_c = 0$). Zona 2 ($E > W_0$ o $f > f_0$): S'arrenquen electrons i l'energia restant es transforma en energia cinètica de manera lineal segons $E_{c,\text{màx}} = E_{\text{fotó}} - W_0$.