PAU Física 2020 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 8

P8) Per a obrir i tancar la porta del garatge, disposem d’una cèŀlula fotoelèctrica d’un material alcalí que presenta una funció de treball d’1,20 eV. Sobre la superfície d’aquest material hi fem incidir llum de diverses longituds d’ona: λ1 = 1,04 μm; λ2 = 0,6 μm; λ3 = 0,5 μm. a) Quina freqüència i quina energia (en eV) tenen els fotons incidents en cada cas? [1,25 punts] b) Representeu en una gràfica l’energia cinètica màxima dels electrons arrencats del fotocàtode en funció de l’energia dels fotons incidents (en eV). Hi ha electrons arren­ cats en tots els casos? Justifiqueu la resposta. [1,25 punts] Dades:  1 eV = 1,602 × 10–19 J. c = 3,00 × 108 m s–1. h = 6,63 × 10–34 J s. Proves d’accés a la universitat Física

P8) a) 𝑐 0,4 p 𝑓= 𝜆 0,5 p 𝐸𝑓𝑜𝑡ó = ℎ𝑓 0,35 p λ (μm) f (Hz) E (J) E (eV) 1,04 2,88 × 1014 1,91 × 10−19 1,19 0,6 5 × 1014 3,32 × 10−19 2,07 0,5 2,48 6 × 1014 3,98 × 10−19 b) 0,5 p E𝐶,𝑚à𝑥= ℎ𝑓−𝑊𝑒 λ (μm) E (eV) E𝑪,𝒎à𝒙 (eV) 1,04 1,19 - 0,6 2,07 0,87 0,5 2,48 1,28 0,25 p La freqüència llindar correspon a la dels fotons que tenen una energia We: ℎ= 1,2 ∙1,602 × 10−19 𝑓= 𝑊𝑒 = 2,90 × 1014 Hz 6,63 × 10−34 No hi ha electrons arrencats per λ1 atès que la seva freqüència, 2,88 × 1014 Hz, està per sota del llindar. També és pot argumentar que no s’arrenquen electrons per λ1 atès que la seva energia, 1,19 eV, és inferior a We. 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Energia fotons incidents (eV) 0,25 p Escalat eixos correcte, punts correctament representats. 0,25 p Eixos amb títols i unitats. Si es representa l’extrapolació de les dades de manera que s’entra en la regió d’energies