Investigación 1 Determinación precisa de la corriente fotoeléctrica a través del voltaje
joseduart98Reseña3 de Febrero de 2018
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Efecto fotoeléctrico
En este informe se busca analizar tres investigaciones sobre el efecto fotoeléctrico y buscar alguna aplicación a estas.
Investigación 1
Determinación precisa de la corriente fotoeléctrica a través del voltaje
Entre ánodo y cátodo, intensidad y frecuencia de
Incidente de luz
Introducción
Desde el inicio de los experimentos que dieron lugar al descubrimiento del efecto fotoeléctrico pasando por muchos científicos reconocidos como lo fue Einstein, se han encontrado muchas buenas utilidades en la física química y materiales, pero lo que más resalta es en técnicas espectroscópicas (ESCA). Basándose en el efecto fotoeléctrico de Einstein, se han encontrado aplicaciones potenciales en dispositivos fotoeléctricos como sensores, memorias y células solares. Se observó que, cuando la luz incide sobre una superficie de metal, los electrones son expulsados de la superficie. Lo que sorprende de esto es la máxima energía cinética los electrones expulsados (EKmax) en la frecuencia de la luz y su independencia de la intensidad de la luz esto contradice la física clásica la cual Einstein intento demostrar por la siguiente ecuación
[pic 1]
Donde existe un trabajo en el cátodo, una energía cinética máxima, constante de plank, un voltaje y una corriente.
Experimento, resultados y simulación
En este trabajos se buscaba obtener una curva I-V del efecto fotoeléctrico que por medio de un aparato comercial se dejaba caer una luz monocromática sobre el catado logrando así obtener una intensidad de luz. Variando el voltaje aplicado entre el ánodo y el cátodo que a su vez estaban conectados a un electrómetro digital para grabar la corriente fotoeléctrica. La corriente fotoeléctrica I de un cátodo producida por luz de diferentes longitudes de onda se registró la intensidad normalizada estimada frente a la tensión retardante V. Tanto la polarización directa como la inversa se han obtenido mediante aplicar un potencial eléctrico más alto o más bajo del cátodo con relación al ánodo.
Variando la Intensidad de la luz para poder arrancar los electrones del metal y sabiendo que los electrones son fermiones, se usa la ecuación de fermi –Dirac, que esta a su vez hace que aumente la energía cinética pudiendo así arrancar el electrón del metal.
Un electrón libre y por debajo del nivel de fermi necesita más energía cinética por que las superficies del ánodo y el cátodo son diferentes entonces si un electrón absorbe un fotón por lo tanto la probabilidad de que un electrón tenga la energía cinética está dada por la siguiente ecuación.
[pic 2]
Dependiendo también de la temperatura, si es ambiente o no, entonces la corriente fotoeléctrica I(V), es proporcional a el nivel de fermi- Dirac de que un electrón tenga la energía cinética suficiente
Resultados:
[pic 3]
Los resultados experimentales del efecto fotoeléctrico indican que a medida que el potencial eléctrico del cátodo se aproxima lo suficientemente bajo al ánodo, la corriente del ánodo, I (V), va asintóticamente a un valor constante conocido como la corriente de saturación directa, Imax
Mientras tanto, los resultados experimentales del efecto fotoeléctrico muestran que a medida que el voltaje de retardo se acerca al voltaje de parada, la corriente del ánodo, I (V), va asintóticamente a otro valor constante llamado corriente de saturación inversa, Imin.
Variando la longitud de onda, y usando una ecuación que relaciona la corriente de saturación directa Imax, y la corriente de saturación inversa Imin.
[pic 4]
Dieron los siguientes resultados
[pic 5]
Dando en todos las longitudes de onda un coeficiente de correlación muy cercano entre si, que es 0.998.
Demostrando que la corriente fotoeléctrica no solo puede predecirse por voltaje sino también por intensidad y frecuencia de la luz usando solo una función
CONCLUSIONES
En esta investigación, la corriente fotoeléctrica se calculó como una función del voltaje de la corriente de saturación inversa al Forward corriente de saturación, en primer Lugar. Se aplicó la función matemática atípica. No solo la función describe el cambio. Tendencia de la corriente fotoeléctrica con el voltaje en todo el rango medido, pero también predice algunos índices característicos de efecto fotoeléctrico. Los valores teóricos simulados en este documento son consistentes con los datos experimentales, el mínimo el valor del coeficiente de correlación entre los datos reales y los calculados es 0.998. El buen acuerdo entre los resultados medidos y simulados de la corriente fotoeléctrica indica que la función de crecimiento puede predecir con precisión aspectos del efecto y dispositivo fotoeléctrico. . También vale la pena señalar que el beneficio de la relación matemática entre la intensidad normalizada y la corriente de saturación inversa y la corriente de saturación directa informadas en este documento indica que no hay solo un puente cuantitativo para vincular la corriente de saturación directa y la intensidad de la luz, sino también existe una posible conexión entre la intensidad de la luz y la corriente de saturación inversa para otros fotoeléctricos experimentar. Más importante. la relación matemática explícita entre la frecuencia de la luz y la corriente fotoeléctrica puede ser útil para la comunidad especialmente para celdas solares basadas en efecto fotoeléctrico interno.
Investigación 2
UNA TEORÍA ELEMENTAL PARA LA DETERMINACIÓN DE PRECISIÓN Y
FUNCIÓN DE TRABAJO CONFIABLE A TRAVÉS DE ENERGÍA FOTÓNICA Y FOTOELÉCTRICA
RENDIMIENTO
An elementary theory for determination of precise and reliable work function via photon energy and photoelectric yield
- Introducción
Según la explicación sobre el efecto fotoeléctrico de Einstein, la función de trabajo puede detectarse después de que se ajusta la curva de potencial de detención dependiente de la frecuencia. La función de trabajo es una de las claves del potencial de ionización del clúster metálico como una de las características importantes de los "átomos artificiales".
Para obtener la función de trabajo de manera más precisa y confiable, a la luz de la teoría de la distribución de Fermi-Dirac y la ecuación óptica-eléctrica de Einstein, se sugiere una ruta y formulación natural en este documento.
- Metodologías
la distribución de Fermi-Dirac puede describir los fotoelectrones en un campo electrónico externo, también el estado probable de un electrón con la energía total E ocupada:
Eq(1)
[pic 6]
f (E) e donde la partícula tiene más probabilidades de poseer energía E.
La energía máxima de movimiento en el fotoelectrón después de soltarse del metal es
[pic 7]
entra en el campo electrónico exterior con V. En este campo e = carga de electrones = 1.602×10^-19.
es la energía necesaria para que el electrón a nivel de Fermi se libere del metal y se convierta en un electrón libre.
Después de absorber un fotón, el electrón obtiene la máxima energía cinética óptica-eléctrica, la posibilidad de que un electrón gane la máxima energía cinética de fotoelectrones es:
Eq(2)
[pic 8]
Haciendo un cambio de variables en la Eq(2), tenemos que:
Eq(3)
[pic 9]
Donde
V1=[pic 10] V2=[pic 11]
Una conclusión natural es el rendimiento óptico-eléctrico Y(v), Definido como foto-corriente por unidad de intensidad de luz, es proporcional a la posibilidad f (E).
Eq(4)
[pic 12]
Sin embargo, el resultado numérico se enumera a continuación:
Eq(5)
[pic 13]
El rendimiento de los ánodos Y(v), tiende a ser un valor fijo conocido como el rendimiento máximo Ymax:
Eq(6)
[pic 14]
Podemos relacionar el rendimiento óptico-eléctrico con la frecuencia de la luz incidente gracias a Eq(6) dando como resultado:
Eq(7)
[pic 15]
Combinando Eqs. (5) - (7) tenemos que:
Eq(8)
[pic 16]
Por lo tanto tenemos que:
Eq(9)
[pic 17]
Eq. (9) es la relación cuantitativa entre el rendimiento óptico-eléctrico y la frecuencia. Para Para encontrar la frecuencia umbral V0, debemos igualar Eq(9) a cero porque los fotoelectrones no se pueden observar solo si v≤v0 de acuerdo con la teoría fotoeléctrica de Einstein.
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