efecto fotoelectrico uns

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"Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación" UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA Facultad de Ingeniería E. A. P. de Ingeniería en Energía LABORATORIO N° 02 “quantum de acción De Planck del efecto foto eléctrico” ASIGNATURA: FISICA IV PROFESOR: JOSE CASTILLO VENTURA ALUMNOS: CERCADO CASTRO, Lyonnel PAJUELO JIMENEZ Rogger

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El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).

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Page 1: Efecto Fotoelectrico UNS

"Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación"

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

Facultad de Ingeniería

E. A. P. de Ingeniería en Energía

LABORATORIO N° 02

“quantum de acción De Planck del efecto foto eléctrico”

ASIGNATURA: FISICA IV

PROFESOR: JOSE CASTILLO VENTURA

ALUMNOS:

Nuevo Chimbote – Perú

CERCADO CASTRO, Lyonnel PAJUELO JIMENEZ Rogger

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11/06/2015

QUANTUM DE ACCION

DE PLANCK DEL

EFECTO

FOTOELECTRICO

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1. OBJETIVOS:

Determinar la Constante de Planck desde los voltajes

fotoeléctricos medidos para diferentes longitudes de onda.

2. FUNDAMENTO TEORICO:

La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada

frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El

proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la

radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus

características esenciales son:

Para cada sustancia hay una frecuencia minima o umbral de la

radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen

fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.

La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la

intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal,

ya que hay más energía disponible para liberar electrones.

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El estudio del efecto fotoeléctrico externo desempeño un papel

importante en el desarrollo de la física moderna.

El término efecto fotoeléctrico también puede referirse a otros tres

procesos: la fotoionización, la foto conducción y el efecto fotovoltaico. La

fotoionización es la ionización de un gas por la luz u otra radiación

electromagnética. Para ello, los fotones tienen que poseer la suficiente

energía para separar uno o más electrones externos de los átomos de

gas. En la fotoconducción, los electrones de materiales cristalinos

absorben energía de los fotones y llegan así a la gama de niveles de

energía en la que pueden desplazarse libremente y conducir electricidad.

En el efecto fotovoltaico, los fotones crean pares electrón-hueco en

materiales semiconductores. En un transistor, este efecto provoca la

creación de un potencial eléctrico en la unión entre dos semiconductores

diferentes.

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3. MATERIALES:

Fotocélula, para h-det., W.

Filtros de interferencia,

juego de 5

Porta lámpara para experimento

Lámpara espectral de Hg 100, pico 9

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Fuente de alimentación para lámparas espectrales

Placa de montaje R, 16 cm x 21 cm

Amplificador de medida universal

Multímetro digital

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Cable apantallado, BNC, l = 300 mm

Cable de conexión, l = 250 mm, rojo

Cable de conexión, l = 250 mm, azul

4. PROCEDIMIENTO:

Armamos el equipo.

Primero fijamos las portalámparas y la fotocélula en la base (Placa

de Montaje) con una Distancia de 8.1cm de referencia.

Lo conectamos a la fuente que tiene un rango de 0 – 60 V y un

amperaje de 1 A (corriente continua).

Conectamos la salida de la fotocélula al amplificador de la forma

siguiente: Re ≥1013 Ω – Amplificación 100 – Constante de tiempo

0.

Seguido a esto conectamos el Voltímetro DC 2V en el

Amplificador. La alta impedancia del amplificador de medida es

descargado via el botón “Cero” entre cada medida que hacemos.

Por lo tanto nos quedó de esta manera, y finalmente procedemos

a tomar nuestro datos:

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Una

fotocélula de potasio se ilumina con luz de diferentes longitudes

de onda. La constante de Planck (h), se determina a partir de los

voltajes medidos fotoeléctricos.

5. RESULTADOS:

Datos Tomados:

N° Longitud de Onda (nm) Voltaje (V)0 Sin Filtro 1.9191 366 1.6282 405 1.2393 436 1.1174 546 0.6725 578 0.615

Ahora Calculamos la Energía Máxima y la Frecuencia para cada medida:

e= carga del electrón = 1.602*10-19C

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EK=e∗V 0

F=Cγ

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Determinamos la Grafica Frecuencia (Hz) vs Voltaje (V)

4.00000E+14

6.00000E+14

8.00000E+14

1.00000E+15

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

f(x) = 3.27691581139946E-15 x − 1.11968494930031R² = 0.985741731441332

Voltaje vs Frecuencia

Voltaje vs FrecuenciaLinear (Voltaje vs Fre-cuencia)

Ahora hallamos la constante de Planck.

Se sabe que toda ecuación lineal tiene la siguiente forma:

9

Frecuencia (Hz) Energía (J)

8.19672*1014 2.60806*10-19

7.40741*1014 1.98488*10-19

6.88073*1014 1.78943*10-19

5.49451*1014 1.07654*10-19

5.19031*1014 9.85232*10-19

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Para esto debemos de tener la pendiente de la recta de la gráfica.

Por lo tanto:

a= 3*10-15

b=1.1197

Para determinar la constante de Planck utilizaremos esta fórmula:

e= carga del electrón = 1.602*10-19C

Reemplazando los Datos tenemos:

h=3∗10−15∗1.602∗10−19

6. CONCLUCIONES:

Se determinó la constante de Planck con un valor de 4.806∗10−34 J . s

En resumen la luz tiene un comportamiento Dual, se comporta como

onda para ciertos fenómenos tales como la interferencia y como

corpúsculo para otros fenómenos tales como el efecto fotoeléctrico que

acabamos de experimentar.

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Y=3∗10−15 x−1.1197

Y=a x+b

h=a∗e

h=4.806∗10−34 J . s

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7. DISCUSIONES:

Este fue el primer experimento dedicado a la obtención de la constante de Planck aunque su fin era demostrar que Einstein estaba equivocado.

8. RECOMENDACIONES:

Creemos que una de las recomendaciones para una buena toma de datos seria hacer el experimento de noche ya que no influiría la luz del dia.

9. CUESTIONARIO:

Determine las posibles fuentes de error en la toma de datos.

Creemos que una de las posibles fuentes de error es que sea el

lugar en donde hicimos la práctica de laboratorio, talvez no sea el

indicado, a pesar que cerramos todas las cortinas de los ventanas,

creemos que la luz del día también infiere bastante en la toma de

medidas, ya que la fotocélula también mediría la luz del entorno.

También otra posible fuente de error seria que cuando tomamos

los datos de forma casualmente movemos las lámparas, ya que

inicialmente la fijamos a una cierta distancia de referencia, eso

también influiría en la toma de datos.

Otra posible fuente de error seria que el foco de mercurio calienta

mucho y talvez eso influiría en la toma de datos.

Calcule experimentalmente la constante de Planck.

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La constante de Planck calculada experimentalmente fue:

Determina el margen de error experimental del dato hallado

anteriormente.

¿Es posible la determinación de la función trabajo del metal

empleado? De ser así calcúlelo.

Si es posible determinar la función trabajo del metal empleado,

siempre en cuando usemos la Constante de Planck hallada

experimentalmente, para ello tendremos que escoger unos de los

datos que tomamos, en este caso utilizaremos el primer dato que

tomamos, por lo tanto para hallar dicho trabajo usaríamos la

siguiente formula:

W 0=h∗Cγ

−e∗V 0

Datos:

h=4.806*10-34

C=3*108

γ=366 nm

e=1.602*10-19

Vo=1.628 V

Por lo tanto Reemplazando los datos tenemos:

W 0=4.806∗10−34∗3∗108

336∗10−9 −1.602∗10−19∗1.628

W 0=1.683015∗10−19

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h=4.806∗10−34 J . s

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De las longitudes de onda empleadas, ¿Puede deducir la

longitud de onda de corte?

10. BIBLIOGRAFIA:

http://www.fisica.ru/dfmg/teacher/archivos/

efecto_fotoelectrico.pdf

http://es.slideshare.net/EduardoMera1/informe-5-efecto-

fotoelectrico

Acosta, V. Curso de Física Moderna.

Serway, R. Física vol. 2

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