Efecto fotoeléctrico de broglie

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Radiación térmica. Teoría de Planck

Se llama radiación térmica de un cuerpo a la energía electromagnética que emite debido a su temperatura. Cualquier cuerpo, cuando se calienta, irradia energía. La longitud de onda decrece a medida que aumenta la temperatura y, en consecuencia, aumenta la frecuencia de la radiación emitida. Se conoce como cuerpo negro aquel que es capaz de absorber todas las radiaciones que llegan a él y, por tanto, de emitir todas las longitudes de onda. La radiación emitida depende solo de su temperatura.

Hipótesis de Planck:

Planck afirma que la energía emitida por un cuerpo negro no es continua, sino discontinua, formada por cuantos, paquetes, de energía de frecuencia determinada. La energía de un cuanto viene dada por:

E = h f  Efecto fotoeléctrico:

Es la emisión de electrones (fotoelectrones) por las superficies metálicas cuando se iluminan con luz de frecuencia adecuada. *Cuando V se hace negativo, la corriente fotoeléctrica decrece bruscamente y se anula para un mismo valor Vo (potencial de corte o frenado), independientemente de la intensidad luminosa pero dependiente de la frecuencia de radiación. *Para valores de V positivos, la corriente fotoeléctrica, alcanza un valor máximo is (intensidad de saturación), que incrementa a medida que aumenta la intensidad luminosa (I2 > I1).

Conclusiones:

1. Para cada metal existe una frecuencia mínima (frecuencia umbral, fo) por debajo de la cual no se produce el efecto

fotoeléctrico. 2. La emisión de electrones es prácticamente instantáneo (10-9 segundos desde la incidencia de luz). 3. Solo cuando la f de la luz incidente es mayor que la fo, la intensidad de la corriente fotoeléctrica es proporcional a la intensidad de la radiación luminosa. 4. La Ec de los electrones aumenta al hacerlo la frecuencia de la luz incidente, pero es independiente de su intensidad luminosa.

Teoría de Einstein:

Einstein explico el efecto fotoeléctrico aplicando a la luz las ideas de Planck sobre la radiación térmica: la luz se propaga por el espacio transportando la energía en cuantos de luz, llamados fotones, cuya energía viene dada por:
E = h f  y para varios fotones:
E = n h f siendo nel número de fotones. Según Einstein, toda la energía de un fotón se transmite a un electrón de metal, y cuando este salta de la superficie metálica posee Ec, cumplíéndose:
h f = We + Ec, donde We, es la energía mínima que el electrón necesita para escapar de la superficie del metal. Si la energía del fotón es menor que We, el electrón no escapa, no se produce el efecto fotoeléctrico. *Si la energía del fotón es igual al We, estamos ante la fo, frecuencia mínima para arrancar el electrón. La Ec del electrón es nula:

We = h fo

Si la energía del 

fotón es mayor que We, el electrón escapa del metal con una determinada V.

El átomo de Bohr:


Al suministrar energía a los átomos de un elemento en estado gaseoso, esta se excitan y emiten radiación electromagnética, parte de ella en luz visible.

Hipótesis de De Broglie. Dualidad partícula-onda:

A toda partícula en movimiento le corresponde una onda, cuya longitud de onda es inversamente proporcional al momento lineal de esa partícula, verificándose: 

Principio de incertidumbre de Heisenberg:


No es posible conocer simultáneamente y con exactitud la posición de una partícula, x, y su momento lineal, p. El producto de las indeterminaciones al medir de forma simultánea dichas magnitudes siempre es igual o mayor que la cte. De Planck entre 4π:

Δx Δp ≥


;ΔE Δt ≥

Defecto de masa y energía de enlace

Al determinar con precisión las masas de los núcleos de los átomos, el valor obtenido es siempre inferior a la suma de las masas de los nucleones que lo forman, es decir, la masa real del núcleo es inferior a la suma de las masas de sus protones y neutrones. Esta diferencia se denomina defecto de masa:

Δm = Z mp + (A-Z)mn – M

De acuerdo con la formula de Einstein, la energía equivalente a este defecto es:

E = Δm c2

Esta energía se denomina energía de enlace del núcleo, y es la energía que se libera al formarse el núcleo a partir de los nucleones que lo constituyen.

Radiactividad:

Fue descubierta por Becquerel en 1896. Consiste en la emisión de radiaciones por parte de las sustancias. Posteriormente se comprobó que es un fenómeno nuclear. Hay 3 tipos: *Radiación alfa (α). Son núcleos de Helio , con carga y poco poder de penetración. *Radiación beta (β). Son electrones -ie, con carga y poder de penetración. *Radiación gamma (γ). Es una energía electromagnética sin carga ni masa. Enorme poder de penetración.

Leyes de desplazamientos radiactivos:

1. Cuando en una transformación radiactiva se emite una partícula α -->  -->  +
2. Cuando en una transformación radiactiva se emite una partícula β -->   --> +
3. Cuando un núcleo se encuentra en un estado excitado vuelve a su estado fundamental, emite radiación γ, pero no cambia su composición --> --> + γ Fisión nuclear:
Cuando un núcleo pesado se divide en dos mas ligeros, cuya energía de enlace es mayor que la del núcleo inicial, se libera gran cantidad de energía.

Fusión nuclear:

Cuando dos núcleos mas ligeros se unen para formar uno mas pesado, cuya energía de enlace es mayor que la de los átomos iniciales, se libera una cantidad de energía incluso mayor en proporción que el anterior.

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