Calculadora de efecto fotoeléctrico
Introduce la longitud de onda o la frecuencia de la luz y la función trabajo del metal. La calculadora aplica la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico y da la energía del fotón, la energía cinética y la velocidad máximas de los electrones, el potencial de frenado y el umbral por debajo del cual no sale ningún electrón. En el modo de función trabajo se resuelve al revés, desde un potencial de frenado medido.
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Cómo se usa
- Elige si quieres la energía de los electrones o la función trabajo.
- Da la luz como longitud de onda en nm o frecuencia en THz.
- Introduce la función trabajo del metal en eV o el potencial de frenado que mediste.
- Consulta la energía cinética y el potencial de frenado (o la función trabajo), la energía del fotón y el umbral.
Fórmulas
- Energía del fotón: E = h f = h c ÷ λ; en eV, E = 1239,84 ÷ λ(nm)
- Ecuación de Einstein: K_max = E − φ
- Potencial de frenado: V₀ = K_max ÷ e (el mismo número que K en eV)
- Umbral: λ₀ = h c ÷ φ, f₀ = φ ÷ h
- Electrón más rápido: v = √(2 K ÷ mₑ)
- h = 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s, e = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ C, c = 299.792.458 m/s
Ejemplo resuelto
Luz de 400 nm sobre un metal con φ = 2,3 eV:
- E = 1239,84 ÷ 400 = 3,0996 eV
- K_max = 3,0996 − 2,3 = 0,7996 eV, así que el potencial de frenado es de 0,7996 V
- Los electrones más rápidos salen a 530.351 m/s
- Umbral: λ₀ = 1239,84 ÷ 2,3 = 539,06 nm (556,14 THz)
El mismo metal con luz roja de 650 nm: 1,9074 eV es menos que 2,3 eV, así que no sale ningún electrón.
Al revés: luz de 1000 THz (4,1357 eV) y un potencial de frenado de 1,5 V dan φ = 4,1357 − 1,5 = 2,6357 eV.
Consejos
- El umbral depende de la energía de cada fotón. Una luz con longitud de onda mayor que λ₀ nunca libera electrones.
- El potencial de frenado mide solo los electrones más rápidos; la mayoría salen más lentos porque pierden energía dentro del metal.
- eV y voltios coinciden. Un electrón de 0,8 eV se frena con 0,8 V.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico?
K_max = h f − φ. Un fotón de energía h f libera un electrón; la función trabajo φ se gasta en sacarlo del metal y el resto queda como energía cinética. El potencial de frenado es V₀ = K_max ÷ e.
¿Cómo paso de longitud de onda a energía del fotón?
E (eV) = 1239,84 ÷ λ (nm). La luz violeta de 400 nm lleva 3,0996 eV y la roja de 650 nm, 1,9074 eV.
¿Por qué una luz más intensa no da electrones más rápidos?
La intensidad es el número de fotones, no su energía. Más fotones liberan más electrones, pero la energía de cada uno depende solo de la frecuencia. Por debajo de la frecuencia umbral no sale ningún electrón, por intensa que sea la luz.
¿Dónde encuentro la función trabajo de un metal?
En tablas de física o en tu libro de texto; depende del metal y del estado de su superficie. O mídela: ilumina con una longitud de onda conocida, busca el potencial de frenado y usa el modo de función trabajo.