Ejercicio P8 · Física Selectividad Cataluña Juliol Serie 2 2022

P8) Considereu un experiment d'efecte fotoelèctric en què el càtode és una làmina de cesi que té una freqüència llindar de $4{,}59 \times 10^{14}\text{ Hz}$.

a)

Calculeu el treball d'extracció del càtode. Si il·luminem el càtode amb els diferents punters làser de la taula que hi ha a continuació, justifiqueu amb quins punters làser es produirà l'efecte fotoelèctric. Completeu la taula i representeu gràficament en la quadrícula adjunta l'energia cinètica màxima dels electrons (en eV) en funció de la freqüència dels fotons incidents (en Hz) per a un interval de freqüències entre $3{,}00 \times 10^{14}\text{ Hz}$ i $7{,}00 \times 10^{14}\text{ Hz}$.

[1,25 punts]

Tipus de punter làser

Longitud d'ona (nm)

Freqüència ($\times 10^{14}\text{ Hz}$)

Energia fotó ($\times 10^{-19}\text{ J}$)

$E_c$ electró ($\times 10^{-19}\text{ J}$)

$E_c$ electró (eV)

Làser blau

460

Làser verd

532

Làser infraroig

1 080

b)

Il·luminem el càtode amb un làser de freqüència $8{,}00 \times 10^{14}\text{ Hz}$. Calculeu la velocitat i la longitud d'ona de De Broglie dels electrons arrencats del càtode amb la radiació d'aquest làser.

[1,25 punts]

DADES:

$1\text{ eV}$: $1{,}602 \times 10^{-19}\text{ J}$

$m_e$: $9{,}11 \times 10^{-31}\text{ kg}$

$c$: $3{,}00 \times 10^8\text{ m s}^{-1}$

$h$: $6{,}63 \times 10^{-34}\text{ J s}$