Practica efecto fotoelectrico

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica 
y Eléctrica 
Unidad Profesional CULHUACAN 
Academia de Física
Asignatura: Mecánica cuántica y estadística 
Experimento numero: 1
Nombre del experimento: Efecto foto eléctrico.
Integrantes del equipo:
· Damián Domínguez Ángel Alejandro
· León Guerrero Jesús Alberto 
· Robles Herrera Pablo Jesús
· Rodríguez Aragón Ángel Javier 
· Santiago Jimenez Manuel
I. Objetivo general: 
El estudiante conocerá y manejará los conceptos fundamentales del efecto fotoeléctrico.
II. Objetivos particulares
El alumno será capaz:
Identificar el fenómeno del efecto fotoeléctrico.
Obtener la constante de Plank.
Obtener el valor de la función del trabajo.
III. Introducción teórica:
El efecto foto eléctrico consiste en la emisión de electrones de un material cuando incide la luz sobre una superficie. En situación normal un electrón está ligado al material y no puede escaparse al menos que se proporcione energía. Para que el electrón escape de una superficie, la luz le debe suministrar energía suficiente. Para escapar de la superficie, un electrón debe al menos recibir una cantidad mínima de energía ∅, llamada función de trabajo de superficie.
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 mínima 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.
En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales porque no tienen energía suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía. Los electrones "evaporados" se denominan termo electrones, este es el tipo de emisión que hay en las válvulas electrónicas.
Einstein explicó las características del efecto fotoeléctrico, suponiendo que cada electrón absorbía un cuanto de radiación o fotón. La energía de un fotón se obtiene multiplicando la constante h de Planck por la frecuencia f de la radiación electromagnética.
E=hf
Si la energía del fotón E, es menor que la energía de arranque , no hay emisión fotoeléctrica. En caso contrario, si hay emisión y el electrón sale del metal con una energía cinética Ek igual a E-.
IV. Accesorios y materiales empleados:
1. Bombilla
2. Fuente de alimentación corriente directa y alterna
3. Osciloscopio 
4. Lámpara
5. Filtros
V. Procedimiento experimental.
1. Armar el circuito eléctrico necesario para el estudio del efecto fotoeléctrico. 
2. Medir para cada filtro de diferentes colores (frecuencias) el voltaje de corte o frenado para los fotoelectrones. 
3. Calcular la frecuencia de los filtros ocupados y llenar la columna correspondiente a la tabla 1.
4. Calcular la energía cinética máxima de los fotoelectrones y llenar la columna correspondiente a la tabla 1.
5. Graficar la frecuencia- energía cinética máxima de los fotoelectrones.
6. Por medio del método de mínimos cuadrados ajuste la línea recta resultante.
7. A partir de la gráfica obtenga los valores numéricos de la constante de Max Plank.
8. Investigue en libros de texto la frecuencia de corte y el potencial de corte o frenado para los materiales y compare con los resultados obtenidos en laboratorio.
VI. Instrucciones: Llenar la tabla 1.
	Color
	Longitud de onda
	Voltaje de corte 
	Frecuencia
	Energía cinética
	Rojo
	6200 A
	468.1 mV
	4.83871E+14Hz 
	7.4896E-20J
	Naranja
	5925 A
	458.8 mV
	5.06329E+14Hz
	7.3408E-20J
	Amarillo 
	5500 A
	330 mV
	5.45455E+14Hz
	5.28E-20J
	Verde
	5500 A
	399.6 mV
	5.45455E+14Hz
	6.39376E-20J
	Azul
	4650 A
	503.7 mV
	6.45161E+14Hz
	8.0592E-20J
	Violeta
	4150 A
	503.6 mV
	7.22892E+14Hz
	8.0576E-20J
VII. Ajustando la tabla con el método de mínimos cuadrados
Instrucciones: Considere el vector xi como frecuencias y el vector yi como energía cinética y de acuerdo a esto llene la tabla 2.
	Frecuencia
	Energía cinética
	Xiyi
	 
	Xi(f)
	Yi(Ek)
	
	
	4.83871E+14
	7.4896E-20
	0.00003624
	2.34131E+29
	5.06329E+14
	7.3408E-20
	3.71686E-05
	2.56369E+29
	5.45455E+14
	5.28E-20
	0.0000288
	2.97521E+29
	5.45455E+14
	6.39376E-20
	3.48751E-05
	2.97521E+29
	6.45161E+14
	8.0592E-20
	5.19948E-05
	4.16233E+29
	7.22892E+14
	8.0576E-20
	5.82477E-05
	5.22572E+29
	3.44916E+15
	
4.2621E-19
	0.000247326
	2.02435E+30
Donde:
Y 
(aproximación de la constante de Planck)
Conclusión 
Los fotones del rayo de luz tienen una energía característica determinada por la frecuencia de la luz. Como sabemos los fotones pueden transferir energía a los electrones, utilizando diversas fórmulas pudimos cuantificar esta energía cinética máxima que se transfería. 
 Al realizar las mediciones del voltaje tuvimos un poco de dudas puesto que los datos se aprecian muy dispersos al graficarlos, pero pudimos llegar a una aproximación de la constante de Planck por medio de la pendiente de la recta utilizando el método de mínimos cuadrados al igual que la función del trabajo. 
El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovechamiento energético de la energía solar. El efecto fotoeléctrico se utiliza también para la fabricación de células utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes centrales termoeléctricas. 
Este efecto es también el principio de funcionamiento de los sensores utilizados en las cámaras digitales que es algo muy interesante e importante para nuestra carrera.
Bibliografía
· Efecto fotoeléctrico.- https://es.khanacademy.org/science/physics/quantum-physics/photons/a/photoelectric-effect
Efecto fotoelectrico
Frencuencia vs Energia cinetica	483870967741935.5	506329113924050.62	545454545454545.44	645161290322580.62	722891566265060.25	7.489600000000001E-20	7.3408000000000012E-20	5.2800000000000007E-20	8.0592000000000009E-20	8.057600000000002E-20	Frecuencia
Energia Cinetica
Efecto fotoelectrico
Frencuencia vs Energia cinetica	y = 6E-35x + 4E-20
R² = 0.2202
483870967741935.5	506329113924050.62	545454545454545.44	545454545454545.44	645161290322580.62	722891566265060.25	7.489600000000001E-20	7.3408000000000012E-20	5.2800000000000007E-20	6.3937600000000008E-20	8.0592000000000009E-20	8.057600000000002E-20	Frecuencia
Energia cinetica
k
Ehv
f
=-
*
k
Evfe
=
22
()
nxiyixiyi
m
nxixi
å-åå
=
å-å
2
22
()
xixixiyi
b
nxixi
å-åå
=
å-å
5
4
35
119
30152
(3.4410*4.26210)
6*2.47310
6
)
.
2.02410(4
3510
6
3.410
*
x
m
x
x
x
xx
-
-
-
=
-
=
-
301
4
20
915
30152
2.4731
2.02410*4.262103.4410*
2.024
0
3.98910
6
1
*
10(3.440)
x
b
xxx
x
x
x
-
-
-
-
-
==