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Apuntes de Cuántica (fotoeléctrico, Planck, De Broglie) para Física de 2º de Bachillerato

APUNTES DE CUÁNTICA:

Apuntes de teoría de Cuántica para resolver ejercicios de este tema de 2º de Bachillerato, como los que se muestran en el enlace al artículo de esta misma página al que se accede pinchando EJERCICIOS DE CUÁNTICA.

HIPÓTESIS DE PLANK:

    La radiación térmica (energía electromagnética que emite un cuerpo debido a su temperatura) se absorbe o se emite en cantidades indivisibles de energía (cuantos, paquetes), proporcionales a la frecuencia f de la radiación.

    E=h·f

    Esta sería la energía de un fotón, donde h=6,626·10-34 J·s  es la CONSTANTE DE PLANCK (Experimental y universal).

    Recordar que f=c/λ, para resolver los ejercicios.

         Donde c=3·108 m/s, es la velocidad de la luz, y λ la longitud de onda 

EFECTO FOTOELÉCTRICO:

    Consiste en la emisión de electrones de un metal cuando es iluminado con luz de frecuencia superior a una dada (frecuencia umbral f0) para cada tipo de metal.

     es la ecuación de Einstein, donde:

     E es la energía de la radiación incidente (la que incide sobre el metal).

     E0=h·f0 es la Energía Umbral, que también lo llaman Trabajo de Extracción W0 (o incluso Función de Trabajo), que corresponde a la mínima energía que debe tener la radiación para que exista efecto fotoeléctrico. Según esto, f0 es la frecuencia mínima que ha de tener la radiación para extraer electrones del metal y es característica de cada metal. El suplemento, lo que la energía de la radiación supera a la energía (trabajo) de extracción se emplea en comunicar energía cinética a los electrones salientes.

     Para medir el efecto fotoeléctrico se mide la intensidad de la corriente generada por los electrones emitidos al iluminar un metal que hace las veces de cátodo y que se dirigen al ánodo (que si es positivo atraerá a los electrones. La intensidad medida es proporcional al número de electrones arrancados del cátodo. Para una cierta diferencia de potencial todos los electrones llegarán al ánodo y al medir la intensidad con esta experiencia, esa I será proporcional al número total de electrones.

     Sin embargo si el ánodo es negativo, los electrones serán repelidos, llegando a él sólo los electrones que tengan una energía cinética suficiente para compensar el potencial de repulsión o de frenado. Al multiplicarlo por la carga del electrón, (eV0) nos da el valor de la Ec del fotoelectrón más rápido.

 

V0 es el potencial de frenado (o potencial de detención), que es la tensión necesaria para anular la corriente cuando medimos el efecto fotoeléctrico.

 HIPÓTESIS DE DE-BROGLIE:

     Dualidad onda-corpúsculo: lo mismo que la luz, De Broglie pensó que la materia debía tener un comportamiento dual, supuso que toda partícula en movimiento debía tener asociada una onda cuya longitud de onda debía venir dada por:

 

donde λ es la longitud de onda, h es la constante de Planck, m·v=p (cantidad de movimiento, momento lineal)

 

VALORES DE CONSTANTES QUE SE USAN AL APLICAR ESTE TEMA:

h=6,626·10 -34 J·s; me=9,11·10 -31 kg ; mp=1,66·10 -27; 1 eV=1,6·10-19 J; qe=-1,6·10 -19 C.; c=3·108 m/s.

 

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