Efecto fotoeléctrico y cuantos de luz
FísicaFísica cuántica y nuclearEdades 17–18
Úsala con tu clase: tus estudiantes la abren con un enlace o un código QR, sin crear una cuenta.
Sigue con Física cuántica y nuclear
Ilumina distintos metales con luz de longitud de onda ajustable. Los electrones solo se emiten cuando la energía del fotón hf supera la función de trabajo φ, por intensa que sea la luz, algo que la teoría ondulatoria no puede explicar. La gráfica de la energía cinética máxima frente a la frecuencia da exactamente la constante de Planck.
Lección: Física cuántica
Qué muestra
El efecto fotoeléctrico muestra que la luz transporta la energía en fotones. Cada fotón tiene una energía E = hf = hc/λ y solo puede arrancar un electrón si esa energía es al menos el trabajo de extracción φ del metal. La energía cinética máxima de los electrones emitidos es Ek(máx) = hf − φ, por lo que depende de la frecuencia de la luz y no de su intensidad. Por debajo de la frecuencia umbral f₀ = φ/h, es decir, por encima de la longitud de onda umbral λ₀ = hc/φ, no sale ningún electrón por intensa que sea la luz, algo inexplicable para el modelo ondulatorio clásico.
Cómo usarla
Elige el Metal del cátodo y mueve despacio la Longitud de onda de la luz desde el rojo hacia el ultravioleta; anota dónde aparecen los primeros electrones y compáralo con λ₀ en los datos. Después fija la longitud de onda y cambia la Intensidad de la luz: observa si cambia el número de electrones o su energía. Por último, repite con otro metal y compara las rectas de Ek(máx) frente a la frecuencia: misma pendiente, distinto corte con el eje de frecuencias.
Parámetros que puedes cambiar
- Metal del cátodo Cesio (φ = 2,14 eV), Sodio (φ = 2,28 eV), Zinc (φ = 4,30 eV), Cobre (φ = 4,70 eV)
- Longitud de onda de la luz 150–700 nm
- Intensidad de la luz 10–100 %
Preguntas para explorar
- ¿Por qué al aumentar la intensidad de la luz roja no se arranca ningún electrón del sodio?
- Al cambiar el metal, ¿qué característica de la gráfica Ek(máx)–frecuencia cambia y cuál se mantiene?
- A partir de su trabajo de extracción de 4,30 eV, ¿cuál es la longitud de onda umbral del zinc?
Ideas para la clase
Todas las guías- Ideas de clases interactivas de física con simulacionesIdeas de clases interactivas de física para grados 6–12: diez actividades con simulaciones de mecánica, ondas, luz, electricidad, calor y física moderna.
- Laboratorio virtual de difracción de electrones: De BroglieLaboratorio virtual de difracción de electrones: cambia la tensión, mide los anillos del grafito, representa D frente a 1/√V y halla el espaciado atómico.
