P4-Efecto Fotoeléctrico

Desarrollo

   La simulación que presentamos corresponde al montaje descrito en la introducción de esta práctica. En ella distinguimos, a la izquierda, una lámpara de vapor de mercurio que suministra luz de una gran densidad luminosa. Sobre el banco óptico, a la derecha, se encuentra el electroscopio de Wulf, unido a una espiral de cobre. La placa de cinc se encuentra en el extremo derecho del banco. Como se puede observar, el electrodo de contacto del electroscopio de Wulf está conectado al polo (+) y la placa de cinc al (–) de una fuente de alta tensión regulable, entre 0 y 6 kV (Anexo 4).

   Tanto la distancia entre placa y espira como entre placa y fuente de luz UV se regulan mediante las correspondientes correderas que se hallan en la parte superior del montaje.

   Tal y como hemos indicado en la introducción, el régimen lineal de oxidación de la placa de cinc, se alcanza pasados 30 minutos desde su lijado. Para no tener que esperar este tiempo, en el applet hemos hecho que, tras el lijado, las condiciones de oxidación lineal de la placa se alcancen de forma instantánea. Para poder eliminar o mejor, homogeneizar el efecto de la oxidación, tomaremos medida de la frecuencia de oscilación del electrodo del electroscopio de Wulf en dos tandas:

• - Una, disminuyendo la distancia entre placa y fuente de luz UV hasta el límite de la derecha
• - Y otra, aumentando dicha distancia hasta el extremo de la izquierda

La simulación incorpora 3 contadores:

• Un contador de tiempo total de práctica, éste mide el tiempo transcurrido desde que se produjo el limpiado de la placa de cinc.





• Un contador de tiempo de inicio de medida, que nos indica el tiempo en el cual se inicia la medida de la frecuencia correspondiente a una medida. Este contador se para al pulsar el botón iniciar, del cronómetro, para permitir tomar nota del tiempo en el que se ha iniciado la toma de la medida y vuelve a recuperar su valor al pulsar el botón parar.





• Un contador para medir el tiempo empleado en dar el número de oscilaciones fijado.

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Un ajuste por mínimos cuadrados a una recta nos proporciona las curvas contenidas en la gráfica 1, que representan la intensidad del efecto fotoeléctrico en función de la inversa de la distancia entre la fuente de luz UV y la placa de cinc (bajo las mismas condiciones de oxidación de la placa. Esto es, a factor de oxidación constante).

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   Podemos comprobar así mismo, que el efecto fotoeléctrico no se produce si la radiación incidente no contiene frecuencias por encima de la frecuencia umbral, correspondiente a los 3.63 eV. del trabajo de extracción para el cinc. Esto es, si no contiene longitudes de onda inferiores a 340 nm. El filtrado de estas longitudes de onda lo podemos realizar interponiendo un cristal entre el foco luminosos y la placa. El cristal de sosa-cal y sílice (cristal común) filtra en un 99% las longitudes de onda inferiores a 320 nm. (Anexo 6)

   Pulse el botón filtrar y observe cómo la corriente de efecto fotoeléctrico cesa, sea cual sea la distancia entre fuente y placa, entre placa y espira y para cualquier diferencia de potencial (sin que se produzca chispa entre placa y espira, con perforación del dieléctrico).