PAU Física 2020 · Setembre · Sèrie 4 · Exercici 8

P8) Tenim una fotocèŀlula en la qual el càtode és fet d’un material alcalí que només pot eme­ tre electrons per efecte fotoelèctric si els fotons tenen una energia superior a 1,20 eV. Enviem sobre el càtode un feix de fotons format per 107 fotons/s d’una longitud d’ona de llum verda de 500 nm. a) Quina energia cinètica tindran els electrons arrancats del càtode per aquesta llum verda? [1,25 punts] b) Si en lloc de 107 fotons/s sobre el càtode hi enviem un feix 10 vegades més intens (108 fotons/s), quins canvis es produiran en l’emissió dels electrons? 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.

𝑐 𝜆= 3,98 × 10−19 J = 2,48 eV 0,25 p 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠= ℎ𝑓=ℎ Balanç d’energia: 0,5 p E𝐶,𝑚à𝑥= ℎ𝑓+ (−𝑊𝑒) 0,4 p E𝐶,𝑚à𝑥= 2,48 −1,20 = 1,28 eV 0,1 p Alternativament: 1,602×10−19J = 1,92 × 10−19 J 0,15 p 𝑊𝑒= 1,20 eV 1 eV 0,25 p E𝐶,𝑚à𝑥= 3,98 × 10−19 −1,92 × 10−19 = 2,06 × 10−19 J 0,1 p b) 1,25 p L’energia cinètica dels electrons només depèn de la longitud d’ona de la llum incident, per tant, aquest paràmetre no canviarà. L’únic efecte serà un augment del nombre d’electrons emesos, és a dir, augmentarà la intensitat de corrent que circula per la fotocèl·lula.