DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE PLANCK, EFECTO FOTOELÉCTRICO

Universidad Tecnológica de Bolívar Facultad de Ciencias Básicas

DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE PLANCK, EFECTO FOTOELÉCTRICO

Camila Del Carmen Sánchez Atencio

T00055361

Profesor:

MARYORI DEL CARMEN SABALZA MEJIA[pic 1]

20/03/2020

Cartagena de Indias-Colombia

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RESUMEN

A causa de la explicación ofrecida por Albert Einstein para el funcionamiento del experimento correspondiente al realizado en el laboratorio en cuestión, se ha manejado una teoría donde se entiende a la luz como un conjunto de partículas energéticas, más concretamente denominadas cuantos o fotones. Esta definición conlleva a determinar una relación entre esta energía y su frecuencia asociada, en la realización del experimento; dicha relación fue profundamente estudiada por el físico Max Planck, que logró demostrar la permanencia aproximada de la magnitud, numéricamente hablando, para esta relación, como parte de sus estudios de la radiación del cuerpo negro, que sería lo que actualmente se conoce como Constante de Planck, en honor a su nombre.

Palabras claves: Fotones, Radiación, Energía.          

ABSTRACT

Due to the explanation offered by Albert Einstein for the operation of the experiment corresponding to that carried out in the laboratory in question, a theory has been used in which light is understood as a set of energetic particles, more specifically called quanta or photons. This 9definition leads to determine a relationship between this energy and its associated frequency, in the realization of the experiment; this relationship was deeply studied by the physicist Max Planck, who was able to demonstrate the approximate permanence of the magnitude, numerically speaking, for this relationship, as part of his studies of the black body radiation, which would be what is currently known as Planck's Constant, in honor of its name.

Keywords: Photons, Radiation, Energy.

INTRODUCCIÓN

En la historia de la física, la luz ha representado un objeto de estudio altamente importante, generando así varias ramas de la física en función de los diversos comportamientos y/o propiedades que tiene esta. Actualmente se considera, gracias a los numerosos estudios realizados, que la luz posee un comportamiento corpuscular, es decir, cómo si fuesen partículas, esto dio paso a la explicación física sobre la cual se basa el efecto fotoeléctrico, por la que Einstein ganó su primer nobel en física, y abre paso a muchos otros temas para debatir enfatizando un punto de vista físico.

En el informe de laboratorio a continuación se hará énfasis en este efecto, demostrando la veracidad de las afirmaciones y los estudios realizados hace varias décadas; al igual que las características, tanto cualitativas como cuantitativas que posee el mismo.

ASPECTO TEÓRICO

Constante de Planck

La constante de Planck es la relación entre la cantidad de energía y de frecuencia asociadas a un cuanto o a una partícula elemental. Es una constante física que desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, Max Planck, uno de los padres de dicha teoría. La constante de Planck (representada por la letra h) relaciona la energía E de los fotones con la frecuencia ν de la onda lumínica (letra griega nu) según la fórmula:

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La idea era que la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro se podía modelar como una serie de osciladores armónicos con una energía cuántica. Relacionando la energía (E) de los fotones de la radiación, con su frecuencia y con su momento angular, se obtiene:

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Este modelo se mostró muy exacto y desde entonces se denomina ley de Planck y significa que el universo es cuántico y no continuo. A nivel macroscópico no parece ser así, pues el valor de la constante de Planck es tan pequeño que el efecto de esta "cuantización" o "discretización" de los valores de la energía de cualquier sistema aparentemente varían de forma continúa.

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Fotones

Los fotones son las partículas elementales que componen la luz. En física moderna, es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible, la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio. El fotón tiene una masa invariante cero, y viaja en el vacío con una velocidad constante. A los fotones se les puede llamar también «cuantos de luz«, o «cuantos de energía«. Al no tener masa, son indivisibles y viajan a la velocidad de la luz (300.000 km/s).

El color de la luz lo determina su frecuencia, una de sus características más importantes. Dependiendo del color de la luz tendremos un tipo de fotones u otro. Podemos tener fotones azules, verdes, amarillos, rojos… Cuanto más alta sea la frecuencia de un fotón más energía tendrá. La frecuencia de la luz azul es mayor que la frecuencia de la luz roja, por lo que los fotones azules tendrán más energía que los fotones rojos.

Efecto Fotoeléctrico

Es el fenómeno en el que las partículas de luz llamadas fotón, impactan con los electrones de un metal arrancando sus átomos. El electrón se mueve durante el proceso, dado origen a una corriente eléctrica. Este fenómeno es aprovechado en las plantas que utilizan paneles solares, los cuales reciben la energía lumínica del sol transformándola en electricidad.

Cuando la luz brilla en un metal, los electrones pueden ser expulsados de la superficie del metal en un fenómeno conocido como el efecto fotoeléctrico. También, a este proceso suele llamársele fotoemisión, y a los electrones que son expulsados del metal, fotoelectrones. En términos de su comportamiento y sus propiedades, los fotoelectrones no son diferentes de otros electrones. El prefijo foto simplemente nos indica que los electrones han sido expulsados de la superficie de un metal por la luz incidente.

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