Efectos fotoeléctricos: problemas y soluciones.
1. La afirmación correcta sobre el efecto fotoeléctrico es…
A. Se puede explicar considerando la luz como una onda.
B. Los electrones liberados por la superficie del metal disminuirán si aumenta la frecuencia de la luz.
C. La intensidad de la luz no afecta la energía de los electrones que salen de la superficie del metal.
D. El efecto fotoeléctrico se produce en la región infrarroja.
E. El efecto fotoeléctrico se producirá cuando la intensidad de la luz sobre el metal sea grande.
Solución
A. El efecto fotoeléctrico se puede explicar considerando la luz como una partícula, no como una onda. La energía luminosa no se distribuye de forma continua a medida que las ondas se propagan, sino que se presenta en pequeños paquetes llamados fotones o cuantos de luz (imagínelo como agua de lluvia).
B. Si la frecuencia de la luz aumenta, entonces aumenta la cantidad de electrones que salen de la superficie del metal. Cuando la frecuencia de la luz aumenta, la energía de la luz aumenta. Cuanto mayor sea la energía absorbida, mayor será la cantidad de electrones que salen de la superficie del metal.
C. La intensidad de la luz corresponde a la velocidad de emisión de energía o a la rapidez con que la energía luminosa incide sobre la superficie metálica. Un aumento en la intensidad de la luz no implica un aumento en su energía. La energía del fotón (E = hf) depende de la frecuencia (f) o longitud de onda y de la constante de Planck (h).
El efecto fotoeléctrico se produce a la frecuencia o longitud de onda de la luz ultravioleta, también conocida como rayos ultravioleta. La frecuencia ultravioleta es la frecuencia umbral a la cual la energía del fotón es capaz de liberar electrones de la superficie del metal. La frecuencia infrarroja no puede utilizarse porque es demasiado baja; de lo contrario, la frecuencia de los rayos X y los rayos gamma sí podría utilizarse debido a que su frecuencia es mayor que la de la luz ultravioleta.
E. La intensidad de la luz no afecta al efecto fotoeléctrico.
La respuesta correcta es C.
2.
(1) El efecto fotoeléctrico puede explicarse asumiendo que la luz consiste en paquetes de energía.
(2) El efecto fotoeléctrico puede demostrar que la luz puede comportarse como un ola
(3) La energía del electrón que sale de la superficie del metal depende de la frecuencia
(4) El efecto fotoeléctrico se produce en las proximidades de la región infrarroja.
La afirmación verdadera sobre el efecto fotoeléctrico es…
A. (1) y (2)
B. (1) y (3)
C. (1) y (4)
D. (2) y (3)
E. (2) y (4)
Solución
La respuesta correcta es b.
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3.
(1) El desprendimiento de electrones del metal está determinado por la longitud de onda de la luz incidente.
(2) La intensidad de la luz incidente no garantiza la eliminación de electrones de la superficie del metal.
(3) Por debajo de la frecuencia umbral, los electrones permanecen fuera del metal a medida que se magnifica la intensidad de la luz incidente.
La afirmación correcta relativa al efecto fotoeléctrico es…
Solución
Declaración (1): Esta declaración es verdadera. Si la longitud de onda que llega es menor que la longitud de onda del umbral del metal, entonces los electrones no se liberan.
Declaración (2): Esta declaración es verdadera. La salida de electrones de la superficie del metal depende de la frecuencia o longitud de onda o energía de la luz.
Afirmación (3): Esta afirmación es falsa. Los electrones salen del metal si la frecuencia de la luz es mayor que la frecuencia umbral del metal. La ausencia de electrones en la superficie del metal depende de la energía de la luz, no de su intensidad. La energía de la luz depende de la frecuencia o longitud de onda (E = hf). La intensidad de la luz está relacionada con la tasa de emisión de energía luminosa.
4.
(1) Los electrones pueden salir de las superficies metálicas cuando el metal es irradiado por ondas electromagnéticas.
(2) El desprendimiento de electrones de la superficie del metal depende de la frecuencia de la luz incidente.
(3) La función de trabajo para cada metal es la misma
La afirmación correcta relativa al efecto fotoeléctrico es…
Solución
Declaración (1): Esta declaración es verdadera. Las ondas electromagnéticas consisten en muchos tipos de ondas que tienen diferentes frecuencias o longitudes de onda. Solo las ondas electromagnéticas que tienen una frecuencia o longitud de onda mayor que la frecuencia umbral o longitud de onda pueden extraer electrones del metal.
Declaración (2): Esta declaración es verdadera. Si la frecuencia de la luz es menor que la frecuencia umbral del metal, el electrón es inseparable del metal. Por el contrario, si la frecuencia de la luz es mayor que la frecuencia umbral del metal, los electrones se liberan del metal.
Afirmación (3): Esta afirmación es falsa. La función de trabajo de un metal es el trabajo mínimo o la energía mínima necesaria para extraer electrones de su superficie. La función de trabajo de cada metal depende de sus características.
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5.
( 1) Los electrones irradiados en el efecto fotoeléctrico se llaman fotones electrones
(2) La tasa de electrones radiados no depende de la intensidad de la luz que incide sobre la superficie metálica.
(3) La energía cinética de los electrones emitidos depende de la energía de las ondas de luz en la superficie del metal.
(4) Para eliminar electrones de una superficie metálica independientemente de la frecuencia umbral (fo)
La afirmación verdadera sobre el efecto fotoeléctrico es…
Solución
(1) Los electrones que se irradian se llaman fotoelectrones.
(2) La tasa de electrones radiados corresponde al número de electrones emitidos durante un período de tiempo. Esta tasa está influenciada por la intensidad de la luz, la cual se relaciona con la tasa de transmisión de la luz. La intensidad de la luz solo afecta cuando su energía es mayor que la energía umbral del metal. Si la energía de la luz es menor que la energía umbral del metal, la intensidad de la luz no tiene efecto.
(3) Esta afirmación es verdadera. La energía cinética de los electrones emitidos depende de la energía de las ondas de luz en la superficie del metal. El electrón se libera de la superficie del metal solo cuando la energía de la luz es mayor que la energía umbral del metal.
(4) Esta afirmación es falsa. Si la frecuencia de la onda de luz incidente es menor que la frecuencia umbral metálica, los electrones no se liberan. Por lo tanto, la descarga de electrones depende de la frecuencia umbral.
6.
(1) la frecuencia de la luz que ilumina el cátodo debe ser mayor que la frecuencia umbral
(2) la función de trabajo del cátodo metálico es mayor que la energía de la luz que ilumina el cátodo.
(3) la longitud de onda umbral debe ser mayor que la longitud de onda de la luz que incide sobre el cátodo.
(4) la energía cinética de los electrones liberados del cátodo debe ser mayor que la energía umbral
Para que los fotoelectrones se encuentren:
Solución
(1) Esta afirmación es verdadera. El efecto fotoeléctrico ocurre cuando la frecuencia de la luz que ilumina el metal del cátodo es mayor que la frecuencia umbral del metal del cátodo.
(2) Esta afirmación es falsa. La función de trabajo es el trabajo mínimo o la energía mínima requerida para liberar electrones. Para que se produzca el efecto fotoeléctrico, la energía luminosa debe ser mayor que la función de trabajo del cátodo metálico.
(3) Esta afirmación es falsa. El efecto fotoeléctrico se produce cuando la longitud de onda de la luz que ilumina el cátodo es mayor que la longitud de onda umbral del cátodo metálico.
(4) Esta afirmación es verdadera. Para escapar del metal, la energía cinética de los electrones debe ser mayor que la energía umbral del metal del cátodo.
Las respuestas correctas son (1) y (4).
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7. Observe la siguiente afirmación:
(1) La función de trabajo del metal debe ser menor que la energía luminosa que ilumina el cátodo metálico.
(2) La energía del umbral del cátodo es mayor que la energía luminosa que ilumina el metal del cátodo.
(3) La energía cinética de los electrones liberados del cátodo es siempre mayor que la energía del umbral del cátodo.
(4) La energía cinética de los electrones liberados de la superficie del cátodo es proporcional a la energía de la luz que ilumina el cátodo.
La afirmación exacta sobre el efecto fotoeléctrico es…
Solución
(1) Esta afirmación es verdadera.
(2) Esta afirmación es falsa.
(3) Esta afirmación es verdadera.
(4) Esta afirmación es cierta únicamente si la energía de la luz que incide sobre el cátodo es mayor que la energía umbral del metal del cátodo. Si la energía de la luz es menor que la energía umbral del metal, los electrones no pueden separarse de la superficie del metal del cátodo.
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