efecto fotoelectrico dlg
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8/16/2019 Efecto Fotoelectrico Dlg
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Efecto Fotoeléctrico y el Fotón
Dra. Dinora M. León G.
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Introducciónal fotón
El experimento de rendija dobles realizado por
Thomas Young en 181! aporta pruebas
"idedignas de #ue la luz $isible es de
naturaleza ondulatoria.
Exhiben el "enómeno de la inter"eren%ia.
&e extiende en el espa%io %ara%teriz'ndose por
tener una $elo%idad de"inida ( masa nula.
https://es.wikipedia.org/wiki/Interferenciahttps://es.wikipedia.org/wiki/Interferencia
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Introducción al Fotón
Existe otra propiedad de la luz #ue pare%e %ontrade%ir
#ue )) la luz es una onda ))
Esta "ormada por part*%ulas #ue pueden presentar
intera%%iones mu( lo%alizadas.
Las part*%ulas o%upan un lugar en el espa%io ( tiene
masa.
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Fotón
Es la part*%ula "undamental de las
mani"esta%iones %u'nti%as del "enómeno
ele%tromagn+ti%o.
Es la part*%ula portadora de todas las "ormasde radia%ión ele%tromagn+ti%a! in%lu(endo
ra(os gamma. ,a(os -! la luz ultra $ioleta
et%.
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Propiedades del
Fotón
o tiene masa /iaja %on una $elo%idad %onstante % &e %omporta %omo una onda en "enómenos %omo la
re"ra%%ión ! sin embargo se %omporta %omo unapart*%ula %uando intera%%iona %on la materia para
trans"erir una %antidad "ija de energ*a. /ida media estable o tiene antipart*%ula Tiene %arga el+%tri%a ( %olora nula
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La luz como fotón
Einstein en 10 bas'ndose en el trabajo de 2lan%3propuso #ue la energ*a E rela%ionada %on un "otón
esE 4 h" 4 h%5 6
En 1017 Einstein "ue mas all'! ( a %ada "otón le asignóun momento lineal de magnitud
p 4 h56En las e%ua%iones anteriores " ( 6 son
respe%ti$amente! la "re%uen%ia ( la longitud de ondade la luz in%idente! h es la %onstante de 2lan%3.
h 4 .9 x 1 :; s
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Emisión y
absorciónde fotones
Los "otones se emiten en mu%hos pro%esos naturales! porejemplo! %uando se a%elera una part*%ula %on %arga el+%tri%a!durante una transi%ión mole%ular! atómi%a o nu%lear a un ni$elde energ*a m's bajo! o %uando seani#uila una part*%ula %on su antipart*%ula.
Los "otones se absorben en los pro%esos de
re$ersión temporal #ue se %orresponden %on los (amen%ionados
http://es.wikipedia.org/wiki/Aniquilaci%C3%B3n_positr%C3%B3n-electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Simetr%C3%ADa-T&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Simetr%C3%ADa-T&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Aniquilaci%C3%B3n_positr%C3%B3n-electr%C3%B3n
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El efecto fotoeléctrico
&i dejamos #ue una luz
mono%rom'ti%a ini%iada
sobre una super"i%ie
met'li%a! los ele%trones
pueden ser arrojados
de ella.
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Photoelectric_effect.png
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El efecto fotoeléctrico
&i produ%imos una
di"eren%ia de poten%ial
ade%uada entre elemisor ( el re%eptor!
podemos re%oger los
ele%trones lanzados (
medirlos %omo una%orriente "otoel+%tri%a i
en el %ir%uito externo.
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El efecto fotoeléctrico
&i el re%eptor esta en un poten%ialmas alto #ue el emisor ( ladi"eren%ia es bastante grande
la %orriente al%anza una%onstante
&i redu%imos a %ero la di"eren%ia!la %orriente el+%tri%a nodisminu(e a %ero. 2ero si in$ertimos el signo ( ladi"eren%ia es lo bastante
grande! in%lusi$e los ele%trones%on ma(or energ*a sonde$ueltos al emisor sin %ho%ar%on el re%eptor ( la %orrienteel+%tri%a respe%ti$amente seredu%e a %ero. El modulo deesta di"eren%ia de poten%ial
negati$a re%ibe el nombre depoten%ial de "renado.
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El efecto fotoeléctrico
?uando @$ es negati$a! los ele%trones pierden energ*a%in+ti%a ( ad#uieren energ*a poten%ial al pasar del
emisor el re%eptor el %ambio de energ*a poten%ial en ellos es @u4 #@$4
;e@$! es una %antidad positi$a %uando @$ esnegati$a .
Los ele%trones %on ma(or energ*a poseen energ*a
%in+ti%a Amax.El poten%ial de "renado %orresponde a la m'xima
di"eren%ia de poten%ial ne%esaria para #ue pierdantoda su energ*a %in+ti%a.
La %onser$a%ión de energ*a B@u4 ; @$C nos da
enton%es e/o 4 Amax Be4; 1. x 1:;10 ?C
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El efecto fotoeléctrico
l %omparar las %ur$as a( b se ad$ierte el
primero de los treshe%hos .
1; &i la luz dedeterminada longitud
de onda in%ide sobreun emisor! el poten%ialde "renado no dependede la intensidad
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El efecto fotoeléctrico
La grafica representa elpotencial de frenado enfunción de la frecuencia,
con lo cual llegamos alsegundo hecho.
2 La frecuencia de la luz !ueincide sobre un emisordebe ser mayor !ue la decierto "alor fo. En caso
contrario no se producir#el efecto fotoeléctrico.
Esta frecuencia de corte fosolo depende de lamateria del material decual esta hecho el emisor
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El efecto
fotoeléctrico
La ter%era ( ltima es #ue los ele%trones se
emiten de inmediato una $ez #ue la luzin%idente llega a la super"i%ie del emisor.
Experimentalmente esta probado #ue es un
lapso aproximado de . 1s
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$n#lisis del efecto fotoeléctrico de
Einstein
Einstein demostró #ue el "otón expli%aba los treshe%hos antes men%ionados. Y es%ribió la siguiente
e%ua%ión! %ono%ida ho( %omo la e%ua%ión deEinsteinF
E4 h$4h%564 e/o H
Esta e%ua%ión indi%a #ue la energ*a de un "otón
in%idente es igual a la energ*a %in+ti%a del"otoele%trón expulsado menos la energ*a ne%esariapara expulsar el "otoele%trón de la super"i%ie #ue seirradia.
h 4 ?onstante de 2lan%3 4 .9= x 1:;s
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Efecto fotoeléctrico
en la actualidad
El e"e%to "otoel+%tri%o es la base de la produ%%ión deenerg*a el+%tri%a por radia%ión solar ( del apro$e%hamiento
energ+ti%o de la energ*a solar .&e utiliza tambi+n para la "abri%a%ión de %+lulas utilizadas en los
dete%tores de llama de las %alderas de las grandes %entralestermoel+%tri%as.
Este e"e%to es tambi+n el prin%ipio de "un%ionamiento de lossensores utilizados en las %'maras digitales.
Tambi+n se utiliza en diodos "otosensibles tales %omo los #ue seutilizan en las %+lulas "oto$oltai%as ( en ele%tros%opios oele%trómetros.
En la a%tualidad los materiales "otosensibles m's utilizados son!aparte de los deri$ados del %obre Bahora en menor usoC! el
sili%io! #ue produ%e %orrientes el+%tri%as ma(ores.
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar_fotovoltaicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=C%C3%A9lulas_fotovoltaicas&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Electroscopiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroscopiohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=C%C3%A9lulas_fotovoltaicas&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar_fotovoltaica
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%ecnolog&a y usos
de la energ&a solar
?lasi"i%a%ión por te%nolog*as ( su %orrespondienteuso m's generalF
Energ*a solar pasi$aF pro$e%ha el %alor del sol sinne%esidad de me%anismos o sistemas me%'ni%os.
Energ*a solar t+rmi%aF 2ara produ%ir agua %alientede baja temperatura para uso sanitario (%ale"a%%ión.
Energ*a solar "oto$oltai%aF 2ara produ%ir ele%tri%idadmediante pla%as de semi%ondu%tores #ue se alteran
%on la radia%ión solar.
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar_pasivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar_pasiva
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Energ*a solar "oto$oltai%a
&e denomina energ*a solar "oto$oltai%a a una "orma deobten%ión de energ*a el+%tri%a a tra$+s de paneles
"oto$oltai%os.Los paneles! módulos o %ole%tores "oto$oltai%os est'n
"ormados por dispositi$os semi%ondu%tores tipodiodo #ue! al re%ibir radia%ión solar! se ex%itan (
pro$o%an saltos ele%tróni%os! generando unape#ueIa di"eren%ia de poten%ial en sus extremos. Ela%oplamiento en serie de $arios de estos "otodiodospermite la obten%ión de $oltajes ma(ores en%on"igura%iones mu( sen%illas ( aptas para alimentar
pe#ueIos dispositi$os ele%tróni%os.
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