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00:00:07,280 --> 00:00:13,099
En este vídeo vamos a dar una explicación sobre el efecto fotoeléctrico según Einstein en 1905.

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00:00:14,519 --> 00:00:28,410
El efecto fotoeléctrico, fotoeléctrico, recordamos, es hacer incidir un rayo de luz ultravioleta sobre una placa

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00:00:28,410 --> 00:00:31,449
dentro de un tubo de rayos catódicos donde se ha hecho el vacío

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00:00:31,449 --> 00:00:36,950
y de esta placa van a saltar unos ciertos electrones que van a circular por el circuito.

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00:00:37,490 --> 00:00:42,689
Recordamos que los electrones circulan en este sentido pero la intensidad circula en sentido contrario

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00:00:42,689 --> 00:00:48,710
porque los electrones son cargas negativas pero la intensidad se concibió como cargas positivas moviéndose

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00:00:48,710 --> 00:00:50,770
y entonces hay que poner la velocidad al revés.

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00:00:51,509 --> 00:00:58,969
Le ponemos una pila de voltaje variable en la cual podemos ir regulando esta diferencia de potencial

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00:00:58,969 --> 00:01:01,729
para hacer que estos electrones paren.

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00:01:01,729 --> 00:01:11,750
entonces el efecto fotoeléctrico según lo describió Einstein es que la luz en lugar de ser únicamente una onda

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00:01:11,750 --> 00:01:23,920
está compuesta por partículas, la luz está compuesta por partículas y a estas partículas las llamamos fotones

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00:01:23,920 --> 00:01:36,480
cada fotón va a ir siguiendo la onda de la luz y va a tener asociada una energía porque es una

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00:01:36,480 --> 00:01:45,519
partícula esta energía se va a relacionar con la frecuencia de la luz utilizando esta constante h

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00:01:45,519 --> 00:01:54,379
que es la constante de Planck vamos a poner aquí la constante de Planck 6,63 por 10 elevado a menos

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00:01:54,379 --> 00:02:02,239
34 julios multiplicado por segundo pues bien esta energía de aquí está

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00:02:02,239 --> 00:02:10,289
asociada a cada fotón que va con la luz esta energía depende de la frecuencia lo

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00:02:10,289 --> 00:02:13,909
que pasa es que normalmente se ha dado cuando hablamos de luz hablamos de su

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00:02:13,909 --> 00:02:19,250
longitud de onda entonces tenemos que recordar que como la luz

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00:02:19,250 --> 00:02:26,060
es una onda y aquí es donde entra el concepto de dualidad porque es a la vez

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00:02:26,060 --> 00:02:34,159
onda y partícula cumple que la velocidad de la luz tiene que ser el producto de la longitud de

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00:02:34,159 --> 00:02:40,819
onda por la frecuencia por lo tanto podemos escribir la energía de un botón tanto de

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00:02:40,819 --> 00:02:51,740
esta forma como de esta otra forma sustituyendo esta ecuación de aquí en este caso pues bien

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00:02:51,740 --> 00:03:04,800
Einstein lo que dijo es que esta energía iba asociada a cada fotón y cuando un fotón llega a un átomo de esta placa, incide sobre un electrón y consigue ionizar ese átomo.

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00:03:04,800 --> 00:03:35,009
Por lo tanto, esta energía se invierte, esta energía, que es hc dividido entre lambda, se invierte en, por un lado, arrancar el electrón, si queréis ionizar el átomo, y por otro lado, en acelerar el electrón o darle velocidad.

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00:03:35,009 --> 00:03:45,979
esta segunda la velocidad estamos ya acostumbrados a ella es la energía cinética como a veces los

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00:03:45,979 --> 00:03:51,599
electrones no absorberán toda la energía del fotón esta energía cinética puede tener una

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00:03:51,599 --> 00:04:01,189
serie de rangos y entonces nosotros vamos a trabajar siempre con la máxima arrancar depende

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00:04:01,189 --> 00:04:07,870
de cómo nos encontremos con este metal en concreto tal como tenemos aquí el montaje como el metal es

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00:04:07,870 --> 00:04:23,509
un sólido tendremos una propiedad de ese metal que se llamará trabajo de extracción o a veces

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00:04:23,509 --> 00:04:34,279
también se llama función de trabajo ambas magnitudes son exactamente la misma a veces

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00:04:34,279 --> 00:04:41,379
escriben w0 y otras veces se han visto escritas como c0 yo utilizo w0 porque ya que es trabajo

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00:04:41,379 --> 00:04:47,800
pues le ponemos trabajo w estas dos energías sumadas nos tienen que dar por conservación de

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00:04:47,800 --> 00:04:55,759
la energía la energía del fotón incidente por lo tanto la energía del fotón tiene que ser igual al

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00:04:55,759 --> 00:05:09,319
trabajo de extracción más la energía cinética máxima esta es la ecuación del efecto foto eléctrico si

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00:05:09,319 --> 00:05:14,699
en lugar de tener el metal como en esta placa que es sólido tuviésemos un gas vaporizado de

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00:05:14,699 --> 00:05:23,540
este metal, entonces lo que obtendríamos en lugar de la función de trabajo, si el

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00:05:23,540 --> 00:05:28,420
metal fuese un gas, no tendríamos la función de trabajo sino que tendríamos la energía

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00:05:28,420 --> 00:05:41,629
de ionización, energía de ionización y entonces esta ecuación en lugar de así se

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00:05:41,629 --> 00:05:49,170
escribiría como la energía del fotón incidente es la energía de ionización más la energía

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00:05:49,170 --> 00:05:57,949
cinética máxima. Vemos que es la misma ecuación, solo cambia la nomenclatura. Esta segunda

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00:05:57,949 --> 00:06:05,129
es más típica en los exámenes que salen en EBAU en química, mientras que esta es

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00:06:05,129 --> 00:06:21,689
más típica en los exámenes de física. Bien, vamos a fijarnos en el trabajo de extracción

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00:06:21,689 --> 00:06:31,110
a función de trabajo y en la energía cinética máxima. El trabajo de extracción, trabajo de extracción,

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00:06:31,709 --> 00:06:38,610
normalmente como es una propiedad del material se puede dar directamente como un trabajo o bien se

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00:06:38,610 --> 00:06:44,329
puede indicar cuál es la longitud de onda o frecuencia necesaria de esta luz para arrancar

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00:06:44,329 --> 00:06:51,529
electrones sin necesidad de acelerarlos, solamente para arrancarlos, es decir, la contribución que

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00:06:51,529 --> 00:07:00,629
afectaría solamente a este trabajo. Estas dos, la frecuencia necesaria en la luz para cumplir esta

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00:07:00,629 --> 00:07:08,370
función de trabajo y la longitud de onda necesaria para cumplir también el trabajo de extracción se

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00:07:08,370 --> 00:07:28,800
llaman respectivamente frecuencia umbral y longitud de onda umbral. Se llaman umbral porque es a partir

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00:07:28,800 --> 00:07:35,439
de las cuales va a haber o va a dejar de haber efecto fotoeléctrico. Frecuencias superiores a la

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00:07:35,439 --> 00:07:41,980
frecuencia umbral van a provocar efecto fotoeléctrico porque si hay más frecuencia hay más energía y

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00:07:41,980 --> 00:07:48,480
podemos arrancar el electrón. Longitudes de onda inferiores a la longitud de onda umbral van a

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00:07:48,480 --> 00:07:54,300
producir efecto fotoeléctrico porque si crece la longitud de onda la energía decrece, son

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00:07:54,300 --> 00:08:02,560
inversamente proporcionales. Con respecto a la energía cinética máxima hemos visto antes que hay

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00:08:02,560 --> 00:08:09,720
una pila que nos permite frenar el paso de estos electrones. El potencial que tiene que tener esta

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00:08:09,720 --> 00:08:24,759
pila para frenar los electrones se llama potencial de frenado y tiene que ser tal que al multiplicar

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00:08:24,759 --> 00:08:33,220
la carga del electrón por este potencial de frenado nos dé exactamente la energía cinética máxima de

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00:08:33,220 --> 00:08:38,779
estos electrones. ¿Por qué? Porque al sumar la energía potencial, que será negativa porque la

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00:08:38,779 --> 00:08:44,720
carga del electrón lleva un signo menos, con la energía cinética máxima nos va a dar energía cero

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00:08:44,720 --> 00:08:54,059
y los electrones no van a ser capaces de llegar a la otra placa. Viene a colación aquí hablar de

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00:08:54,059 --> 00:08:59,220
la carga del electrón porque las energías implicadas en estos procesos son siempre del

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00:08:59,220 --> 00:09:06,080
orden de 10 elevado a menos 19 julios que es un número muy pequeño para no trabajar con números

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00:09:06,080 --> 00:09:18,639
más pequeños se utiliza una unidad que es el electrón voltio electrón voltio se abrevia con

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00:09:18,639 --> 00:09:25,860
una pequeña y una v mayúscula un electrón voltio y la conversión es exactamente igual a la carga

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00:09:25,860 --> 00:09:37,700
del electrón 1,602 por 10 elevado a menos 19 julios entonces si tenemos un potencial de frenado

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00:09:37,700 --> 00:09:52,580
por ejemplo de 2,50 voltios la energía cinética máxima de estos electrones será multiplicando por

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00:09:52,580 --> 00:09:57,779
la carga del electrón, pero no será necesario multiplicarlo si no nos piden en julios esta

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00:09:57,779 --> 00:10:04,120
energía, simplemente con escribir una e delante de la v se convierte el potencial en energía

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00:10:04,120 --> 00:10:12,080
y por lo tanto esta energía será 2,50 electronvoltios, si lo necesitásemos en julios tendríamos

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00:10:12,080 --> 00:10:22,960
que poner que un electronvoltio son 1,602 por 10 a la menos 19 julios y haríamos este

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00:10:22,960 --> 00:10:29,840
producto que sale 4,01 por 10 a la menos 19 julio.