¿Qué es la calculadora del efecto fotoeléctrico?
Esta herramienta aplica la ecuación fotoeléctrica de Einstein para hallar la energía cinética máxima de los electrones que salen despedidos de una superficie metálica cuando incide sobre ella luz de una frecuencia determinada. Cuando un fotón de energía \(hf\) golpea el metal, una parte de esa energía (la función de trabajo \(\varphi\)) se invierte en liberar el electrón y el resto se convierte en su energía cinética.
Cómo utilizarla
Introduce la frecuencia de la luz incidente en hercios (se admite notación científica, por ejemplo 1.0e15) y la función de trabajo del metal en electronvoltios (eV). La calculadora te devuelve la energía cinética máxima tanto en eV como en julios, la energía del fotón y la frecuencia umbral por debajo de la cual no se emite ningún electrón.
La fórmula explicada
La ecuación que rige el proceso es $$KE_{max} = hf - \varphi$$ donde \(h = 6{,}62607015\times10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\) es la constante de Planck, \(f\) es la frecuencia de la luz y \(\varphi\) es la función de trabajo. Para trabajar en eV, la energía del fotón en julios se divide entre la carga elemental \(1{,}602176634\times10^{-19}\ \text{J/eV}\). La frecuencia umbral es \(f_0 = \varphi/h\), que se obtiene igualando \(KE_{max}\) a cero.
Ejemplo resuelto
Para una luz con \(f = 1{,}0\times10^{15}\ \text{Hz}\) que incide sobre un metal con \(\varphi = 2{,}3\ \text{eV}\): la energía del fotón $$hf = 6{,}62607015\times10^{-19}\ \text{J} \approx 4{,}136\ \text{eV}.$$ Entonces $$KE_{max} = 4{,}136 - 2{,}3 \approx 1{,}836\ \text{eV}.$$ La frecuencia umbral es $$f_0 = \frac{2{,}3 \times 1{,}602176634\times10^{-19}}{6{,}62607015\times10^{-34}} \approx 5{,}56\times10^{14}\ \text{Hz}.$$
Preguntas frecuentes
¿Qué ocurre si KE_max es negativa? Un valor negativo indica que la energía del fotón es inferior a la función de trabajo, por lo que no se emite ningún electrón.
¿Influye la intensidad? No en la energía cinética: solo importa la frecuencia. Una mayor intensidad arranca más electrones, pero no aumenta su energía.
¿Qué es la frecuencia umbral? Es la frecuencia mínima capaz de arrancar un electrón; la luz por debajo de ese valor no produce fotoelectrones, sea cual sea su intensidad.
