Recordeu que per poder treballar amb els applets heu de tenir instal·lat a la vostra màquina el plug-in del Java de la casa Sun.

Hi podeu accedir des de la pàgina principal de Física con ordenador, http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm
fent el recorregut següent:

Mecánica cuántica | Experiencias relevantes | El efecto fotoeléctrico

També hi podeu accedir directament, si coneixeu l'adreça de la pàgina sobre l'efecte fotoelèctric:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm

La pàgina té distribuïts els continguts en tres apartats:

• Descripció: explicació sobre l'efecte fotoelèctric i sobre com, quan i per què es produeix.
• Activitats: en aquest apartat hi trobareu un applet que reprodueix les condicions de laboratori i permet fer l’experiment, instruccions per fer la pràctica i una taula de valors amb longituds d'ona de les radiacions disponibles.
• Resultats: en aquest apartat trobareu un altre applet que, recollint els resultats obtinguts a l'experiment anterior, fa una representació gràfica que permet calcular la constant de Planck i el treball d'extracció per a un metall.

Els objectius de les activitats proposades a la pàgina són:

• Observar el fenomen de l'efecte fotoelèctric.
• Comprovar les característiques essencials de l'efecte fotoelèctric.
• Calcular l'energia o el treball d'extracció.
• Calcular la constant de Planck.

Feu una mirada a la pàgina completa i ja podeu començar a experimentar.

Ara comprovareu una de les lleis experimentals que caracteritzen aquest fenomen: l’efecte fotoelèctric només es produeix a partir d’una determinada freqüència de la radiació incident o freqüència llindar, que té un valor característic per a cada metall.

• Sense modificar la diferència de potencial incrementeu la longitud d’ona de la radiació incident; poseu, per exemple, 5876 , i observeu què passa.
  És el resultat esperat?
• Sí. Fixeu-vos que com més gran és la longitud d’ona, menor és la freqüència, i per tant, el fotó incident serà menys energètic (energia del fotó E = h · f); en conseqüència, el fenomen es produeix, però els electrons emesos per la placa tenen menys energia que abans. Si seguiu augmentant la longitud d'ona, arribareu a un valor per al qual l’efecte fotoelèctric deixarà de produir-se. És el que passa per a 6563 , per exemple.
• Feu proves sense modificar la intensitat ni la diferència de potencial, a veure si trobeu el valor de la freqüència llindar per al cesi.
• Si el que feu és disminuir la longitud d'ona, trobareu que, en augmentar la freqüència de la radiació, els fotons són més energètics i que, a més de produir-se l'efecte fotoelèctric, l'electró arrancat té més energia cinètica. Si l'electró aconsegueix travessar el camp elèctric, l'amperímetre marcarà el pas del corrent elèctric.

Experimenteu, ara, la segona propietat de l’efecte fotoelèctric. Heu de comprovar que l'emissió d'electrons per la placa metàl·lica és proporcional a la intensitat de la radiació incident. En conseqüència, la intensitat del corrent elèctric originat també serà proporcional a la intensitat de la radiació.

• Sense canviar de metall i sense modificar la diferència de potencial, aneu-ho provant amb les mateixes longituds d'ona d'abans però fent que la intensitat de les radiacions sigui més gran.
• Poseu, per exemple, 6563 com a longitud d’ona incident, ja que abans heu vist que per aquesta longitud d’ona no es produïa l’efecte. Incrementeu la intensitat de la llum; podeu posar 2, 3, 4 i 5 i observeu que en cap cas es produeix l’efecte fotoelèctric, la qual cosa demostra que la teoria ondulatòria de la llum no permet explicar aquest efecte.
• En canvi, si treballeu amb una longitud d’ona menor, per la qual sí que sabeu que es produeix l’efecte, i augmenteu la intensitat de la llum, el que succeirà és que augmentarà el nombre d’electrons extrets i per tant augmentarà el corrent fotoelectrònic i l’amperímetre marcarà més. Proveu-ho i observeu tots els electrons que arriben a l’altra costat i com canvia el comportament de l'amperímetre.

Quan es produeix l'efecte fotoelèctric, l'energia E del fotó que incideix en la placa és igual a la suma de l'energia Wo necessària per arrancar un electró de la placa i l'energia cinètica Ec que adquireix:

E = Wo + Ec
h · f = Wo + Ec

Torneu a les condicions inicials i ara heu d'aconseguir que, per a diferents longituds d'ona, l'electró emès per la placa per efecte fotoelèctric travessi el camp elèctric. Ho aconseguireu disminuint la diferència de potencial entre plaques. Proveu-ho.

Una vegada posades les dades en el primer applet, cal prémer el botó Enviar perquè vagin al següent applet. Aquest s’encarrega, prement el botó Calcular, de fer una representació gràfica voltatge-freqüència.

El valor del pendent de la recta a serveix per calcular la constant de Planck, i el valor de l'ordenada a l'origen b permet calcular l’energia necessària per arrencar els electrons del metall.

El gràfic resultant és el següent:

Gràfic voltatge-freqüència

Cal tenir en compte que la magnitud en ordenades és el potencial de frenada Vo (en volts) i que els valors representats en abscisses corresponen a freqüències (en hertz) i s'han de multiplicar per 10¹⁴. Per tant, els valors calculats per aquest segon applet són en realitat:

• pendent de la recta:      a = 0,415 · 10^-14 V·s
• ordenada a l'origen :      b = - 1,9 V

L'equació de la recta obtinguda és:      Vo = a · f + b

Si es compara amb l'equació energètica de l'electró emès és:      eVo = hf -Wo

S'observa que el pendent de la recta és:      a = h / e

L'ordenada a l'origen és:      b = - Wo / e

Fent càlculs, i tenint en compte que la càrrega de l'electró és 1,6 · 10^-19 C, en el nostre cas hem obtingut:

• Constant de Planck:
  h = a · e = 0,415 · 10^-14 V·s · 1,6 · 10^-19 C = 6,64 · 10^-34 J·s
  
• Treball d'extracció per al cesi:
  Wo = - b · e = 1,9 V · 1,6 · 10^-19 C = 3,04 · 10^-19 J

Com podeu apreciar, és un bon resultat.

Si voleu, podeu provar-ho vosaltres amb un altre metall.