¡Descarga Efecto fotoelectrico y más Ejercicios en PDF de Química solo en Docsity!
ACTIVITAT PRACTICA 1: L’efecte fotoelèctric
1. INTRODUCCIÓ
En aquesta activitat, se’ns proposa estudiar l’efecte fotoelèctric mitjançant la
utilització d’un simulador d’aquest efecte proporcionat pels professors. Aquest
simulador ens permetrà visualitzar l’experiment de l’efecte fotoelèctric, i podrem
variar les constants (intensitat i freqüència) per poder entendre els resultats de
l’experiment.
2. OBJECTIUS
- Visualitzar l'efecte fotoelèctric: Utilitzar un simulador per observar com es
produeix aquest fenomen en diferents metalls.
- Entendre la influència de la freqüència i intensitat de la llum: Analitzar com
aquests factors afecten el comportament dels electrons emesos.
- Comprovar el model teòric de fotons: Corroborar que els resultats observats en
el simulador s'ajusten al model de fotons de la llum i expliquen l'efecte
fotoelèctric.
3. REALITZACIÓ DE LA PRACTICA: Obtenció de dades, observacions i càlculs
Mitjançant el simulador (©PhET Interactive Simulations, Universitat of Colorado),
obtindrem tota la informació necessària per completar la pràctica. Variarem els
reglatges del simulador per poder estudiar el comportament dels electrons en els
diferents materials.
3.1. Sodi (Na)
Per a una intensitat de la llum del 50 %:
En aquest primer cas, a mesura que anem augmentant la longitud d’ona, els
electrons emesos disminueixen, per tant obtenim que com mes gran es la
longitud d’ona la facilitat dels electrons per alliberar-se disminueix. S’ha observat
que la longitud d’ona màxima (λ
màx
) en la qual s’alliberen electrons té un valor
d’uns 5 39 nm.
Per a una intensitat de la llum del 10% i 100%:
En variar les intensitats, podem observar que en totes aquestes, amb una
longitud d’ona λ=100nm, per cada fotó emès, s’allibera un electró. Com mes
augmentem la longitud d’ona, tant la velocitat dels electrons com la facilitat per a que
puguin alliberar-se disminueix.
Escriba aquí la ecuación.
3.2. Zinc (Zn)
Per a una intensitat de la llum del 50 %:
L’afectació de l’efecte fotoèlectric sobre el Zinc es similar al Sodi, es a dir, com
mes gran es la longitud d’ona, disminueix la capacitat dels electrons en alliberar-
se. Tot i això la seva longitud d’ona màxima (λ màx
) es notablement inferior,
λ màx
=288nm
Per a una intensitat de la llum del 10% i 100%:
D’igual manera que al Sodi, observem en el Zinc en λ=100nm per cada fotó emès
s’allibera un electró en totes les variacions de la intensitat. La energia cinètica i la
facilitat de alliberar-se també disminueixen fins arribar a la longitud d’ona
màxima.
Gràfica 1 : Gràfica que mostra l'energia dels electrons (eV)
front la freqüència de la llum incident (Hz) del Sodi
Gràfica 2 : Gràfica que mostra l'energia dels electrons
(eV) front la freqüència de la llum incident (Hz) del Zinc
L’energia d’extracció es directament proporcional a la constant de Planck
i
i a la freqüència
llindar obtinguda anteriorment de cada metall. Calcularem l’energia d’extracció amb la
expressió següent.
0
Càlculs de l’energia d’extracció dels següents metalls:
0
5 , 57 × 10
14
𝑠
− 1
∙ ( 4. 13 × 10
− 15
0
(𝑍𝑛) ∙ ℎ = ( 1 , 04 × 10
15
𝑠
− 1
) ∙ ( 4. 13 × 10
− 15
0
1 , 53 × 10
14
𝑠
− 1
∙ ( 4. 13 × 10
− 15
i
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑃𝑙𝑎𝑛𝑘 → ℎ = 6. 626 × 10
− 34
𝐽 ∙ 𝑠 = 4 , 136 × 10
− 15
𝑒𝑉 ∙ 𝑠
Expressem tots els resultats obtinguts en una taula:
Metall λ màx
(nm) f 0
(s
) Φ (eV)
Sodi (Na) 5 39 nm 𝟓, 𝟓𝟕 × 𝟏𝟎
𝟏𝟒
−𝟏
Zinc (Zn) 288 nm 𝟏, 𝟎𝟒 × 𝟏𝟎
𝟏𝟓
−𝟏
Plati (Pt) 196 nm 𝟏, 𝟓𝟑 × 𝟏𝟎
𝟏𝟒
−𝟏
4. CONCLUSIONS
A traves dels resultats obtinguts en la practica podem treure’n com a conclusió les
següents qüestions. Quan una focus de llum emet llum sobre la superfície d'un metall,
si la freqüència d’aquesta llum és suficientment alta, els fotons transfereixen la seva
energia als electrons i els alliberen.
Cada metall té una energia d’extracció, que és l'energia mínima necessària per alliberar
un electró de la seva superfície. Això resulta en que només quan la llum té una
freqüència mes gran a la freqüència llindar de cada metall, els electrons seran alliberats.
Amb això tenim que l'efecte fotoelèctric actua diferent en cada metall ja que depèn de
les propietats d’aquests.
La energia que tenen els fotons per alliberar els electrons ve determinada per la
freqüència de la llum. Si la freqüència de la llum és mes gran que la freqüència llindar
del metall, l'energia dels fotons serà suficient per aconseguir i superar l’energia
d’extracció i per tant, alliberar electrons; tot aquest procés no es veu afectat per la
intensitat de la llum. Si la freqüència de la llum augmenta (superant el llindar), els
electrons alliberats tindran més energia cinètica.
El nombre de fotons que col·lisionen sobre el metall esta relacionat amb la intensitat de
la llum. Si la freqüència de la llum és suficientment gran per provocar l'efecte
fotoelèctric, un augment en la intensitat augmentarà la quantitat d'electrons alliberats,
i això repercutirà en un augment del corrent elèctric generat pel procés.
