PAU Física 2021 · Setembre · Sèrie 1 · Exercici 8

P8) En un experiment fotoelèctric, iŀluminem una superfície metàŀlica amb una llum verda que té una longitud d’ona de 546,1 nm. Observem que el potencial de frenada és de 0,376 V (tensió per la qual desapareix el corrent). a) Determineu la funció de treball (treball d’extracció) d’aquesta superfície metàŀlica. Calculeu el llindar de freqüència per a l’extracció de fotoelectrons d’aquest metall. [1,25 punts] b) Si iŀluminem la superfície anterior amb una llum groga de 587,5 nm, determineu l’energia dels fotons incidents. Calculeu el potencial de frenada amb aquesta nova font de llum. [1,25 punts] Dades:  me = 9,11 × 10–31 kg. |e| = 1,602 × 10–19 C. 1 eV = 1,602 × 10–19 J. c = 3,00 × 108 m s–1. h = 6,63 × 10–34 J s.

Si per frenar-los calen 0,376 V, l’energia cinètica màxima serà 0,376 eV i del balanç d’energia: 0,2 p E𝐶,𝑚à𝑥= 0,376 eV=6,02 × 10−20J 𝜆= 3,64 × 10−19 J = 2,27 eV 𝑐 0,2 p 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠= ℎ𝑓=ℎ Balanç energètic 0,4 p 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠=𝑊𝑒+E𝐶,𝑚à𝑥 0,2 p 𝑊𝑒= 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠−E𝐶,𝑚à𝑥= 3,04 × 10−19 J = 1,90 eV 0,25 p I la freqüència llindar correspon a la dels fotons que tenen una energia We: ℎ= 3,04 × 10−19 𝑓= 𝑊𝑒 6,63 × 10−34 = 4,58 × 1014 Hz b) 𝜆= 3,38 × 10−19 J = 2,11 eV 𝑐 0,3 p 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠= ℎ𝑓=ℎ 0,6 p E𝐶,𝑚à𝑥= 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠−𝑊𝑒= 3,38 × 10−19 −3,04 × 10−19 = 3,46 × 10−20 J = 0,216 eV 3,46×10−20 E𝐶,𝑚à𝑥 0,35 p 𝑉𝑓𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎= 1,602×10−19 = 0,216 V = |𝑒|