"Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación"
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
Facultad de Ingeniería
E. A. P. de Ingeniería en Energía
LABORATORIO N° 02
“quantum de acción De Planck del efecto foto eléctrico”
ASIGNATURA: FISICA IV
PROFESOR: JOSE CASTILLO VENTURA
ALUMNOS:
Nuevo Chimbote – Perú
CERCADO CASTRO, Lyonnel PAJUELO JIMENEZ Rogger
Universidad Nacional del Santa E.A.P. de Ingeniería en Energía Laboratorio de Física IV
11/06/2015
QUANTUM DE ACCION
DE PLANCK DEL
EFECTO
FOTOELECTRICO
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1. OBJETIVOS:
Determinar la Constante de Planck desde los voltajes
fotoeléctricos medidos para diferentes longitudes de onda.
2. FUNDAMENTO TEORICO:
La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada
frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El
proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la
radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus
características esenciales son:
Para cada sustancia hay una frecuencia minima o umbral de la
radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen
fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.
La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la
intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal,
ya que hay más energía disponible para liberar electrones.
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El estudio del efecto fotoeléctrico externo desempeño un papel
importante en el desarrollo de la física moderna.
El término efecto fotoeléctrico también puede referirse a otros tres
procesos: la fotoionización, la foto conducción y el efecto fotovoltaico. La
fotoionización es la ionización de un gas por la luz u otra radiación
electromagnética. Para ello, los fotones tienen que poseer la suficiente
energía para separar uno o más electrones externos de los átomos de
gas. En la fotoconducción, los electrones de materiales cristalinos
absorben energía de los fotones y llegan así a la gama de niveles de
energía en la que pueden desplazarse libremente y conducir electricidad.
En el efecto fotovoltaico, los fotones crean pares electrón-hueco en
materiales semiconductores. En un transistor, este efecto provoca la
creación de un potencial eléctrico en la unión entre dos semiconductores
diferentes.
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3. MATERIALES:
Fotocélula, para h-det., W.
Filtros de interferencia,
juego de 5
Porta lámpara para experimento
Lámpara espectral de Hg 100, pico 9
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Fuente de alimentación para lámparas espectrales
Placa de montaje R, 16 cm x 21 cm
Amplificador de medida universal
Multímetro digital
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Cable apantallado, BNC, l = 300 mm
Cable de conexión, l = 250 mm, rojo
Cable de conexión, l = 250 mm, azul
4. PROCEDIMIENTO:
Armamos el equipo.
Primero fijamos las portalámparas y la fotocélula en la base (Placa
de Montaje) con una Distancia de 8.1cm de referencia.
Lo conectamos a la fuente que tiene un rango de 0 – 60 V y un
amperaje de 1 A (corriente continua).
Conectamos la salida de la fotocélula al amplificador de la forma
siguiente: Re ≥1013 Ω – Amplificación 100 – Constante de tiempo
0.
Seguido a esto conectamos el Voltímetro DC 2V en el
Amplificador. La alta impedancia del amplificador de medida es
descargado via el botón “Cero” entre cada medida que hacemos.
Por lo tanto nos quedó de esta manera, y finalmente procedemos
a tomar nuestro datos:
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Una
fotocélula de potasio se ilumina con luz de diferentes longitudes
de onda. La constante de Planck (h), se determina a partir de los
voltajes medidos fotoeléctricos.
5. RESULTADOS:
Datos Tomados:
N° Longitud de Onda (nm) Voltaje (V)0 Sin Filtro 1.9191 366 1.6282 405 1.2393 436 1.1174 546 0.6725 578 0.615
Ahora Calculamos la Energía Máxima y la Frecuencia para cada medida:
e= carga del electrón = 1.602*10-19C
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EK=e∗V 0
F=Cγ
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Determinamos la Grafica Frecuencia (Hz) vs Voltaje (V)
4.00000E+14
6.00000E+14
8.00000E+14
1.00000E+15
00.20.40.60.8
11.21.41.61.8
f(x) = 3.27691581139946E-15 x − 1.11968494930031R² = 0.985741731441332
Voltaje vs Frecuencia
Voltaje vs FrecuenciaLinear (Voltaje vs Fre-cuencia)
Ahora hallamos la constante de Planck.
Se sabe que toda ecuación lineal tiene la siguiente forma:
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Frecuencia (Hz) Energía (J)
8.19672*1014 2.60806*10-19
7.40741*1014 1.98488*10-19
6.88073*1014 1.78943*10-19
5.49451*1014 1.07654*10-19
5.19031*1014 9.85232*10-19
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Para esto debemos de tener la pendiente de la recta de la gráfica.
Por lo tanto:
a= 3*10-15
b=1.1197
Para determinar la constante de Planck utilizaremos esta fórmula:
e= carga del electrón = 1.602*10-19C
Reemplazando los Datos tenemos:
h=3∗10−15∗1.602∗10−19
6. CONCLUCIONES:
Se determinó la constante de Planck con un valor de 4.806∗10−34 J . s
En resumen la luz tiene un comportamiento Dual, se comporta como
onda para ciertos fenómenos tales como la interferencia y como
corpúsculo para otros fenómenos tales como el efecto fotoeléctrico que
acabamos de experimentar.
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Y=3∗10−15 x−1.1197
Y=a x+b
h=a∗e
h=4.806∗10−34 J . s
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7. DISCUSIONES:
Este fue el primer experimento dedicado a la obtención de la constante de Planck aunque su fin era demostrar que Einstein estaba equivocado.
8. RECOMENDACIONES:
Creemos que una de las recomendaciones para una buena toma de datos seria hacer el experimento de noche ya que no influiría la luz del dia.
9. CUESTIONARIO:
Determine las posibles fuentes de error en la toma de datos.
Creemos que una de las posibles fuentes de error es que sea el
lugar en donde hicimos la práctica de laboratorio, talvez no sea el
indicado, a pesar que cerramos todas las cortinas de los ventanas,
creemos que la luz del día también infiere bastante en la toma de
medidas, ya que la fotocélula también mediría la luz del entorno.
También otra posible fuente de error seria que cuando tomamos
los datos de forma casualmente movemos las lámparas, ya que
inicialmente la fijamos a una cierta distancia de referencia, eso
también influiría en la toma de datos.
Otra posible fuente de error seria que el foco de mercurio calienta
mucho y talvez eso influiría en la toma de datos.
Calcule experimentalmente la constante de Planck.
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La constante de Planck calculada experimentalmente fue:
Determina el margen de error experimental del dato hallado
anteriormente.
¿Es posible la determinación de la función trabajo del metal
empleado? De ser así calcúlelo.
Si es posible determinar la función trabajo del metal empleado,
siempre en cuando usemos la Constante de Planck hallada
experimentalmente, para ello tendremos que escoger unos de los
datos que tomamos, en este caso utilizaremos el primer dato que
tomamos, por lo tanto para hallar dicho trabajo usaríamos la
siguiente formula:
W 0=h∗Cγ
−e∗V 0
Datos:
h=4.806*10-34
C=3*108
γ=366 nm
e=1.602*10-19
Vo=1.628 V
Por lo tanto Reemplazando los datos tenemos:
W 0=4.806∗10−34∗3∗108
336∗10−9 −1.602∗10−19∗1.628
W 0=1.683015∗10−19
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h=4.806∗10−34 J . s
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De las longitudes de onda empleadas, ¿Puede deducir la
longitud de onda de corte?
10. BIBLIOGRAFIA:
http://www.fisica.ru/dfmg/teacher/archivos/
efecto_fotoelectrico.pdf
http://es.slideshare.net/EduardoMera1/informe-5-efecto-
fotoelectrico
Acosta, V. Curso de Física Moderna.
Serway, R. Física vol. 2
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