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VÍDEO CLASE 2ºA 16 de abril - Contenido educativo

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Subido el 16 de abril de 2021 por Mª Del Carmen C.

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A ver, venga, vamos con el ejercicio 3 en primer lugar. 00:00:01

Venga, dice, si se ilumina con luz de longitud de onda 300 nanómetros la superficie de un material fotoeléctrico, el potencial de frenado vale 1,2 voltios. 00:00:09

El potencial de frenado se reduce a 0,6 por oxidación del material. 00:00:20

Determine la variación de la energía cinética máxima de los electrones emitidos, la variación de la función del trabajo del material y de la frecuencia umbral. 00:00:24

Nos dan la carga del electrón en valor absoluto, la velocidad de la luz en el vacío y la constante de Planck. 00:00:35

¿Vale? Pues venga, vamos a ver. Vamos a ver qué tenemos que hacer. 00:00:45

Vamos a ver, recordad que os dije ayer que el hecho de que un material como un metal, por ejemplo, se oxide, hace que cambie su potencial de frenado. ¿Por qué? 00:00:49

A ver, bueno, realmente, bueno, cambiar potencial de frenado, pero es que también está cambiando el trabajo de extracción. Sobre todo lo fundamental es que entendáis que si yo hago experimentos con diferentes radiaciones, como vimos en el ejercicio del otro día, 00:01:04

Y yo no cambio para nada las condiciones del metal, el trabajo de extracción es el mismo, pero si las condiciones son distintas, como en este caso en el que se oxida, el trabajo de extracción es distinto. 00:01:18

A ver, es como jugar con diferentes situaciones. Ahora, el problema lo que tenemos es lo siguiente, en el ejercicio 3. 00:01:33

Vamos a ver, tenemos una longitud de onda que es 300 nanómetros, es decir, una longitud de onda que es la luz, la radiación de la luz incidente, ¿vale? Entonces, aquí también vamos a tener dos casos, este vamos a poner aquí, caso 1, ¿vale? 00:01:40

Entonces, esta radiación de la luz incidente, esta es la luz que llega por acá, va a ser una longitud de onda de 300 nanómetros. En el caso 1, ¿qué tenemos? El metal sin oxidar. 00:02:05

Entonces, en este caso, cuando hagamos los cálculos convenientemente, vamos a tener un trabajo de extracción 1 00:02:21

Y nos dicen que el potencial de frenado es de 1,2 voltios 00:02:30

Vale, vamos a ver qué pasa en el caso 2 00:02:36

En el caso 2 vamos a hacer el dibujito 00:02:39

Llega la luz, que es la misma, es decir, aquí no cambia la radiación incidente 00:02:43

sino que la radiación incidente es la misma para los dos casos. 00:02:51

Volvemos a tener los 300 nanometros. 00:02:55

Pero claro, aquí ya el metal está oxidado. 00:02:58

Vamos a tener un trabajo de extracción distinto, 00:03:02

de manera que el trabajo de extracción 1 va a ser distinto del trabajo de extracción 2. 00:03:05

Y el potencial de frenado, en este caso, me dicen que es de 0,6 voltios. 00:03:11

¿Estamos entendiendo todo esto? 00:03:18

¿Sí o no? Es decir, vamos a ver, voy a recuadrar. Aquí tengo caso 1, en el que está sin oxidar. Caso 2, ya está oxidado. Entonces, voy a tener un trabajo de extracción 1 y un trabajo de extracción 2, de manera que van a ser distintos. 00:03:20

¿Por qué? A la oscuridad ya hemos visto, hemos cambiado las condiciones. Pero lo que permanece invariable, que lo voy a poner aquí de otro colorcito, es esta longitud de onda de la radiación incidente, que es la onda igual a 300 nanómetros. Esto no cambia. No cambia la radiación incidente. Vamos a ponerlo aquí. No cambia la radiación incidente. ¿Me estáis entendiendo? 00:03:36

Sí, vale. Bueno, pues teniendo en cuenta todo esto, que estos son, pues nada, todo un problema menos del problema. A ver, vamos a ver. Dice, determina la variación de energía cinética. Me está preguntando, en primer lugar, la variación de energía cinética máxima en los dos casos. 00:04:05

Bueno, pues aquí es muy fácil, no tengo que hacer nada de particular. ¿Por qué? ¿Puedo calcular la energía cinética máxima 1? Sí, ¿por qué? Porque a mí si me dan como dato el valor absoluto de la carga del electrón y sé el potencial del frenado, que es 1,2 voltios, 00:04:29

Entonces, la energía cinética máxima se calcula como V por la carga del electrón en valor absoluto. ¿Cuál será la energía cinética máxima en 1? Pues será el potencial, que es 1,2 voltios, por la carga del electrón en valor absoluto. 00:04:55

Absoluto. Coulombio por voltio julio y nos sale una energía cinética máxima que es 1,92 por 10 elevado a menos 19 julios. Esta es la energía cinética máxima en 1. ¿De acuerdo todos o no? ¿Sí? Venga, ¿todos de acuerdo? ¿Sí o no? ¿Me estáis entendiendo? 00:05:14

Sí. Vale, venga, a ver, vale, como no me contestáis nada, pues bueno, vamos a seguir. Entonces, ahora puedo hacer de la misma manera, como tengo el potencial en 2, potencial de frenado para el caso 2, entonces puedo multiplicar el potencial por la carga del electrón, es decir, esto vamos a poner aquí 1. 00:05:48

Nos quedaría 0,6 voltios por 1,6 por 10 elevado a menos 19 coulombios. Bueno, pues la energía cinética será 9,6 por 10 elevado a menos 20, en este caso es 20 joules. 00:06:10

¿De acuerdo? Bueno, pues a ver, si a mí me preguntan la variación de energía cinética máxima, aquí no hace falta que aplique todavía la ecuación correspondiente al efecto fotoeléctrico, directamente resto la energía cinética máxima en 2 menos la energía cinética máxima en 1. 00:06:28

Es decir, lo que voy a hacer es restar 9,6 por 10 elevado a menos 20 julios menos 1,92 por 10 elevado a menos 19 julios y ya nos da la variación de energía cinética, que es lo que nos pregunta la primera parte del problema. 00:06:53

Esto es menos 9,6 por 10 elevado a menos 20 julios. Esta es la variación de energía cinética. ¿Hasta aquí está claro? 00:07:13

Sí. 00:07:28

Vale. Pues venga, vamos a ver. Muy bien, gracias. 00:07:28

Entonces, a ver, vamos a ver lo que nos preguntan después. Dice, la variación de la función de trabajo de la frecuencia umbral. A ver, función de trabajo, ¿qué era la función de trabajo? 00:07:32

Cuando nos preguntan función de trabajo, ¿eso qué es? 00:07:47

A ver, esto no os dije que era la del trabajo de extracción, ¿sí o no? 00:07:54

O la energía umbral. 00:07:59

Pues entonces, a ver, ¿cómo voy a calcular el trabajo de extracción? 00:08:01

Pues a ver, el trabajo de extracción, claro, diréis, es h por nu sub cero. 00:08:06

Pero a ver, a mí no me dan la frecuencia umbral. 00:08:11

Como no me dan la frecuencia umbral, entonces tengo que buscarlo por otro camino. 00:08:13

¿Qué otro camino puedo buscar para saber cuál es el trabajo de extracción? Bueno, pues irnos a la expresión del efecto fotoeléctrico, es decir, que la energía de la región incidente es igual al trabajo de extracción más la energía cinética máxima de los electrones. 00:08:17

¿De acuerdo? ¿Vale o no? Entonces, a ver, como realmente me está preguntando la variación de la función de trabajo, si lo veis aquí, a ver, ¿dónde está? Vamos a quitar esto. A ver si veo, es que si pongo esto aquí, ¿dónde está? Aquí. 00:08:37

Aquí la hoja de problemas. Esto es. Aquí. Vamos a ver. Me preguntan la variación de la función de trabajo, con lo cual… Lo estáis viendo todos, ¿no? ¿Sí? 00:08:58

Sí. Venga. A ver si he quitado la parte de la pantalla. Lo que he hecho ha sido ocultar esa barrita para que no me moleste. Bueno, pues entonces. A ver, a mí realmente me está preguntando, no la función de trabajo… 00:09:14

Bueno, sí, me está preguntando la variación del trabajo de extracción. 00:09:27

Esto es lo que me está preguntando, ¿vale? 00:09:32

Entonces, tendré que calcular la variación del trabajo de extracción como trabajo de extracción en 2 menos trabajo de extracción en 1. 00:09:34

Pero claro, para ello tengo que calcular el trabajo de extracción en cada caso. 00:09:46

Y el trabajo de extracción lo tengo que calcular como la energía menos la energía cinética máxima. 00:09:50

Es decir, voy a calcular. Trabajo de extracción como la energía de la radiación incidente menos la energía cinética máxima. ¿De acuerdo? ¿Sí o no? ¿Nos estamos enterando todos? A ver qué decimos por aquí. 00:09:56

Venga, hoy Nerea, a ver 00:10:14

Bueno, pues entonces, a ver 00:10:16

Mirad, voy a calcular entonces 00:10:19

Energía cinética máxima de 1 lo tengo 00:10:21

La energía de la radiación incidente 00:10:25

No la he calculado todavía 00:10:28

Entonces, tengo que calcular esta energía de la radiación incidente 00:10:31

Que además va a ser la misma para los dos casos 00:10:35

Para luego calcular 00:10:37

El trabajo de extracción en 1 00:10:39

¿De acuerdo? 00:10:43

¿Vale? Esta va a ser la misma para los dos. 00:10:44

Bueno, pues vamos a calcular la energía de la radiación incidente, que es igual a H por mu. 00:10:46

A ver, a mí me dan en el problema, vamos a venir aquí otra vez al ilustrito. 00:10:52

¿A mí me están dando la frecuencia de la radiación? No. 00:10:57

Me están dando la longitud de onda. 00:11:00

¿Y qué tengo que hacer para calcular la frecuencia de esa radiación? 00:11:02

Pues a ver, recordad que la frecuencia la puedo calcular como C entre lambda. 00:11:08

O bien simplemente sustituyo aquí y en lugar de poner nu puedo poner C entre lambda. Es decir, la energía de la radiación incidente es 6,63 por 10 elevado a menos 34 por 3 por 10 elevado a 8, esto en joules por segundo, esto en metros por segundo. 00:11:14

Y lambda, que es 300 nanómetros, que sería 300 por 10 elevado a menos 9. De manera que la energía de la radiación incidente sale 6,63 por 10 elevado a menos 19 julios. 00:11:35

Esta es la energía de la radiación incidente, que ya digo que va a ser la misma tanto para el caso 1 como para el caso 2, porque la radiación no la cambiamos, lo que estamos cambiando es el metal, las condiciones del metal al oxidarlo. 00:11:54

¿De acuerdo? Entonces, ¿cuál será la energía umbral o trabajo de extracción 1? Vamos a poner aquí energía menos energía cinética 1 máxima, pues será la E, 6,63 por 10 elevado menos 19, julios, menos la energía cinética que nos ha salido, energía cinética máxima 1, 1,92. 00:12:05

1,92 por 10 elevado a menos 19 julios, ¿vale? Bueno, pues a ver, si restamos nos queda que el trabajo de extracción es 4,71 por 10 elevado a menos 19 julios. 00:12:31

Esto es el trabajo de extracción 1 00:12:53

Vamos con el trabajo de extracción 2 00:12:57

Que se hace de la misma manera 00:13:00

Es E menos la energía cinética 2 máxima 00:13:02

A ver, E es la misma 00:13:06

¿Todo el mundo entiende que la energía de la radiación incidente es la misma? 00:13:08

Sí 00:13:15

Vale, entonces quedaría 6,63 por 10 elevado a menos 19 julios 00:13:15

Menos la energía cinética máxima 00:13:21

Que es, en este caso, 9,6 por 10 elevado a menos 20 julios. 00:13:24

¿Vale? 00:13:33

Entonces, nos sale una energía umbral o trabajo de extracción, en caso 2, 5,67 por 10 elevado a menos 19. 00:13:33

¿Vale? 00:13:44

Pues entonces, si yo quiero calcular, por último, lo que me están preguntando, 00:13:44

que es la variación de la función de trabajo o variación del trabajo de extracción, tengo que poner trabajo de extracción 2 menos trabajo de extracción 1, igual a 5,67 por 10 elevado a menos 19 julios menos 4,71 por 10 elevado a menos 19 julios. 00:13:49

El resto es todo esto nada más. 00:14:15

Y me sale entonces una variación que es 9,6 por 10 elevado a menos 20 julios. 00:14:17

¿De acuerdo? 00:14:30

Que si os dais cuenta es la misma variación que la energía cinética, pero esta es positiva. 00:14:31

Y es lógico, si yo hago, mirad en esta expresión de aquí arriba, aquí, 00:14:37

Si yo lo que hago es, hago esta variación y hago esta variación, si esta variación es positiva, bueno, a ver, nos ha salido en este caso positiva, sí, nos sale positiva, ¿vale? Esta variación, ¿dónde tengo la formulita? Aquí. Esta variación positiva y esta variación con el mismo número negativa, al final la variación total de E es cero, ¿por qué? Porque es constante, por eso mismo es cero, ¿de acuerdo? 00:14:42

Bueno, pues ya tenemos entonces esta parte. Ahora nos queda la variación de la frecuencia umbral. ¿Qué tengo que hacer? Bueno, pues tendré que calcular la frecuencia umbral para el caso 1 y la frecuencia umbral para el caso 2. 00:15:10

A ver, la frecuencia umbral para el caso 1 es trabajo de extracción 1 entre h y la frecuencia umbral para el caso 2 sería el trabajo de extracción 2 entre h. ¿Vale? Recordad que el trabajo de extracción se calcula como h por 1 sub 0. 00:15:23

Si yo quiero despejar esto de aquí, paso la h para el otro lado, que es lo que hemos puesto aquí. Esto es h. ¿De acuerdo? Entonces nos quedaría, en el primer caso, 4,71 por 10 elevado a menos 19 julios entre 6,63 por 10 elevado a menos 34 julios por segundo. 00:15:44

Y esto es 7,1 por 10 elevado a 14 hercios. Y aquí abajo es lo mismo, trabajo de extracción 5,67 por 10 elevado a menos 19 julios entre 6,63 por 10 elevado a menos 34 julios por segundo. 00:16:04

Y nos queda 8,55 por 10 elevado a 14 hercios. De manera que la variación de la frecuencia umbral es la frecuencia umbral en 2 menos la frecuencia umbral en 1. 00:16:25

Es decir, 8,55 por 10 elevado a 14 menos 7,1 por 10 elevado a 14. Y nos sale 1,45 por 10 elevado a 14 hercios. ¿De acuerdo? Pues venga, vamos con el siguiente problema. ¿Alguna pregunta? 00:16:41

Venga, pues venga, vamos a ver. Vale, gracias. A ver, gracias por contestar. Venga, a ver, en el ejercicio 4 dice, dualidad onda por cúsculo, escribe la ecuación de De Broglie y comenta su significado de importancia física. 00:17:05

A ver, en el ejercicio 4 lo que tenemos que hacer es lo siguiente, ver cuál es la ecuación de De Broglie. Bueno, pues esta ecuación de De Broglie es la que nos da la dualidad onda corpúscula, es decir, lambda es igual a h entre p. 00:17:20

Recordad que P, bueno, h es la constante del plan, lambda es la longitud de onda, ¿vale? 00:17:41

Longitud de onda, ahora especificaremos un poquito, y P es el módulo del vector P, 00:17:54

que es cantidad de movimiento o momento lineal, se llama de las dos maneras, 00:18:07

cantidad de movimiento o momento lineal esta cantidad de movimiento o momento 00:18:20

lineal el módulo es m por v es decir que es un 00:18:27

vector que va a tener la misma dirección y el mismo sentido que la uve que la 00:18:32

velocidad porque porque la masa es positiva si el vector es positivo el 00:18:36

toro es positivo es positivo si fuera negativo también es negativo por eso 00:18:41

digo que tiene un sentido no solamente la misma dirección es el mismo sentido 00:18:45

Bueno, y entonces, ¿por qué esta expresión lambda igual a h entre p tiene su importancia? Porque esta longitud de onda, lambda, es una magnitud típica de las ondas y esta p es una magnitud típica de las partículas, es decir, de los corpúsculos. 00:18:49

Es decir, se aúna la teoría ondulatoria con la teoría corpuscular, donde por ejemplo en el caso de la luz decíamos que la luz tiene doble comportamiento, a veces se comporta como onda y a veces se comporta como corpúsculo. 00:19:13

Pero es que es más, esta expresión no solamente la podemos aplicar a la luz, sino la podemos aplicar para cualquier partícula. De manera que se dice que cualquier partícula, toda partícula, lleva asociada una onda. 00:19:36

¿De acuerdo? Entonces, a ver, realmente llevamos tanto a la luz como a las partículas, llevamos ese doble comportamiento, onda y cuerpos. ¿De acuerdo? ¿Vale? 00:19:58

Entonces, ¿cómo nos van a preguntar en los problemas? Esto, la longitud de onda, se llamaría longitud de onda, por ejemplo, si estamos hablando de una partícula, pues asociada a una partícula, ¿vale? Siempre que nos pregunte la longitud de onda asociada a una partícula, se refiere a la longitud de onda de De Broglie, ¿entendido? No a ninguna otra. 00:20:21

Bueno, pues visto todo esto, que es, digamos, a nivel teórico, vamos a ver ahora qué nos pregunta. 00:20:50

Dice, un protón es acelerado mediante un campo eléctrico partiendo del reposo, velocidad inicial cero, 00:20:55

entre dos puntos con una diferencia potencial de mil voltios. 00:21:00

Cálcula su energía cinética, su momento lineal, la P, y su longitud de onda asociada, la onda de problema. 00:21:03

Bueno, pues entonces, a ver, vamos a ver. 00:21:11

Esto era el apartado A. Vamos entonces con el apartado B. A ver, el apartado B que nos dice que tenemos un protón que partimos del reposo y es acelerado con una diferencia de potencial de 1000 voltios. 00:21:14

Pregunta su energía cinética, su momento lineal y su longitud de onda asociada. 00:21:37

Está preguntando todas estas cosas. 00:21:45

Pues a ver, cuando nosotros lo que hacemos es acelerar una partícula con una diferencia de potencial, 00:21:47

si vamos desde un punto A hasta un punto B y partimos, por ejemplo, de velocidad inicial 0, 00:21:52

cuando aplicamos la diferencia de potencial aquí va a tener una velocidad v, ¿no? 00:21:58

De manera que aquí vamos a tener energía cinética 0 porque la velocidad es 0, 00:22:01

Y aquí vamos a tener una energía cinética que precisamente me está preguntando. ¿Vale? Entonces, ¿cómo calculo yo esta energía cinética? Pues la voy a calcular de la siguiente manera. 00:22:07

Mirad. A ver, yo cuando voy desde A hasta B, realmente lo que estamos haciendo es un trabajo. Un trabajo que va a ser igual a la carga que yo quiero desplazar, en este caso el protón, por la diferencia de potencial que estoy aplicando. 00:22:18

Puedo calcular entonces este trabajo, que será igual a la carga del protón, que es la carga del electrón, pero en valor absoluto, 1,6 por 10 elevado a menos 19 coulombios, por 1000 voltios, coulombio por voltio, julio, es decir, queda 1,6 por 10 elevado a menos 16 coulombios. 00:22:31

Ese es el trabajo para ir desde A hasta B. Pero claro, el trabajo también a su vez es igual a la variación de energía cinética. ¿Y cuál es esta variación de energía cinética? Es la energía cinética final, la llamamos SUC, menos la energía cinética inicial. 00:22:52

Pero la energía cinética inicial hemos dicho que es cero porque partimos del reposo. Luego entonces esta variación de energía cinética es igual a la energía cinética y a su vez esta variación de energía cinética es igual a trabajo, es decir, el trabajo es la energía cinética. 00:23:11

Bueno, pues como el trabajo me ha salido 1,6 por 10 elevado a menos 16 julios y hemos dicho que la energía cinética es igual al trabajo, pues esa energía cinética es 1,6 por 10 elevado a menos 16 julios. 00:23:31

Ya tenemos la primera parte que nos dicen, la energía cinética. 00:23:45

Por otro lado, me preguntan P. Para calcular P en módulo, en cantidad de movimiento, en momento lineal, se calcula como P igual a m por v. 00:23:49

Pero claro, no tengo la velocidad, pero a cambio sea la energía cinética. Como la energía cinética es un medio de la masa por la velocidad al cuadrado, v es la raíz cuadrada de dos veces la energía cinética entre la masa. 00:24:00

Es decir, nos quedaría 2 por 1,6 por 10 elevado a menos 16 julios entre la masa del protón, que me la dañan el problema, que es 1,67 por 10 elevado a menos 27 kilogramos. 00:24:17

Y nos sale una velocidad que es 4,3 por 10 elevado a 5 metros por segundo. 00:24:32

¿Qué hago con esta velocidad? Pues esta velocidad la voy a utilizar para calcular la cantidad de movimiento. 00:24:40

Masa, ¿qué masa tengo que poner aquí? Pues si estoy moviendo un protón y quiero saber la cantidad de movimiento, 00:24:49

Pues ponemos 1,67 por 10 elevado a menos 27 kilogramos. 00:24:55

¿Por la velocidad? ¿Cuál? 4,3 por 10 elevado a 5 metros por segundo. 00:25:00

Bueno, pues nos sale entonces el momento lineal que es 7,18 por 10 elevado a menos 22. 00:25:07

¿Y en qué unidades se da el momento lineal? Se da kilogramos por metro en 3 segundos. 00:25:16

¿De acuerdo? Vale, ya tengo entonces también el momento lineal. Bueno, pues venga, vamos a ver. Ahora, ya queda muy facilito porque me preguntan la longitud de onda asociada, es decir, a la partícula. ¿Cuál? ¿Cómo se calcula? Con la ecuación de De Broglie. 00:25:21

Es decir, tengo que dividir h entre p, h, 6,63 por 10 elevado a menos 34, julios por segundo, dividido entre p, que lo he calculado antes, 7,18 por 10 elevado a menos 22 kilogramos por metro entre segundo. 00:25:39

Bueno, pues al final esto nos queda 9,23 por 10 elevado a menos 13 metros. ¿De acuerdo? Y ya está, ya tenemos hecho el problema. ¿Alguna duda? Venga, vamos a seguir. Gracias, venga, por contestar. 00:25:57

A ver, vamos a ver. Este que queda es muy fácil porque realmente es una cuestión y este es un problemilla. A ver si nos da tiempo. Dice, al eliminar un cierto metal cuya función de trabajo es 4,5 de 3 voltios, muchas veces la función de trabajo o trabajo de extracción o energía umbral viene dado en el electrón voltio. Vamos a ver ahora cómo lo pasamos. 00:26:19

Dice, con una fuente de 10 vatios de potencia que emite luz de 10 elevado a 15 hercios, no se produce efecto fotoeléctrico. 00:26:40

Dice, con test y razonas, si se producirá el efecto si se duplica la potencia de la fuente. 00:26:47

Pues venga, vamos a ver. 00:26:52

Nos está diciendo que estamos aplicando un trabajo de extracción que es 4,5 electrones voltios. 00:26:55

Por otro lado, la potencia es de 10 vatios y la frecuencia de la radiación incidente es 10 elevado a 15 hercios. 00:27:03

Bueno, está preguntando qué ocurre si en estas condiciones no se produce efecto fotoeléctrico. 00:27:14

Está preguntando si nosotros duplicamos la potencia, qué ocurre con el efecto fotoeléctrico, si se produce o no. 00:27:19

Bueno, pues vamos a ver. Por un lado, a ver, sabemos que la intensidad es igual a P entre la superficie. ¿Vale? Por otro lado, la potencia es igual al trabajo o energía entre el tiempo. ¿Vale? 00:27:25

Entonces, a ver, si nosotros aumentamos la potencia porque la hemos duplicado, ¿qué ocurrirá? Que aumenta la intensidad, ¿vale? Es decir, hemos aumentado la intensidad, pero claro, aumentamos la intensidad de esta fuente de luz. 00:27:45

Pero, ¿qué ocurre? ¿Estamos aumentando la frecuencia? No estamos aumentando la frecuencia. Con lo cual, si no aumentamos la frecuencia, al no aumentar la frecuencia, si originalmente no se producía el efecto fotoeléctrico, ahora tampoco. 00:28:04

¿Por qué? Porque realmente lo que se necesita para que se produzca el efecto fotoeléctrico es un aumento de la frecuencia. 00:28:47

Si antes no se ha llegado a la frecuencia umbral, pues si ahora no se ha aumentado la frecuencia, pues tampoco. 00:29:24

¿De acuerdo? ¿Vale? Entonces no se producirá efecto fotoeléctrico. 00:29:28

Bueno, pues ya está. No tiene más. No tenemos que hacer ningún cálculo ni nada. 00:29:32

Vamos entonces ya con el ejercicio número 6. 00:29:36

Venga, dice, si la energía de extracción del aluminio es 4,05 electrones voltio, 00:29:39

calcula el potencial de frenado de los electrones si se ilumina con longitud de onda igual a 250 nanometros. 00:29:45

A ver, nos dan la energía de extracción del aluminio. Pues venga, vamos a ello. A ver, nos dicen que el trabajo de extracción del aluminio es 4,05 electrones voltios. ¿Vale? 00:29:50

Bueno, y a continuación nos dice, calcula el potencial de frenado, es decir, la V, si se ilumina con longitud de onda igual a 250 nanómetros. 00:30:12

Bueno, pues vamos por orden. Primero, vamos a ver si entendemos todas las cosas. 00:30:29

Nos pregunta el potencial, potencial de frenado. Esto es lo que está preguntando. 00:30:32

A ver, primero, nos encontramos que el trabajo de extracción está dado en electrones voltios. 00:30:40

Vamos a ver qué relación existe entre electrones voltios y julios. 00:30:44

A ver, vamos a ver. Este concepto de electrón-voltio es muy importante porque nos va a decir cuál es la equivalencia entre electrón-voltio y Julio. 00:30:48

A ver, ¿qué es un electrón voltio? Realmente, un electrón voltio es el trabajo necesario para pasar un electrón desde un punto a otro cuando se aplica una diferencia de potencial, una diferencia de potencial, vamos a ponerlo si queréis como DDP, de un voltio. 00:31:02

Es decir, es un trabajo para trasladar un electrón que tiene como carga en valor absoluto 1,6 por 10 elevado a menos 19 coulombios y yo quiero trasladarlo aplicando una diferencia de potencia de un voltio. 00:31:28

Bueno, vamos a ver, C por voltio es julio. Esto equivale a 1,6 por 10 elevado a menos 19 julios. Y como este es el concepto de electrón voltio, entonces quiere decir que un electrón voltio equivale a 1,6 por 10 elevado a menos 19 julios. 00:31:48

¿De acuerdo? Bueno, pues visto esto, que ya no se os tiene que olvidar nunca cuál es la equivalencia entre electronvoltio y julio. Bueno, pues visto esto, si yo quiero pasar este trabajo de extracción a julios, ¿qué tengo que hacer? 00:32:13

Pues lo que tengo que hacer es aplicar esta equivalencia que he puesto aquí, ¿de acuerdo? Es decir, un electrón voltio equivale a 1,6 por 10 elevado a menos 19 julios, ¿de acuerdo? 00:32:32

Bueno, pues electrón voltio y electrón voltio lo simplificamos, ¿de acuerdo? Esta V se pone mayúscula, ¿eh? Vale, y entonces nos quedaría 6,48 por 10 elevado a menos 19 julios, ¿de acuerdo? Vale, entonces, a ver, yo tengo este trabajo de extracción, vale, a ver, vamos a leer otra vez el problema. 00:32:50

El problema nos dice, si la energía de extracción del aluminio es 4,05 electrones voltios, calcula el potencial de frenado de los electrones. Si se ilumina con longitud de onda igual a 250 nanómetros. A ver, que se ilumine con esta longitud de onda de 250 nanómetros, ¿qué significa? Pues lo que significa es que, a ver si lo escribo bien, que aquí no se entiende nada. 00:33:16

A ver, lo que significa es, a ver, yo tengo aquí un metal y lo que estoy haciendo es aplicar aquí una luz que tiene esta longitud de onda. 00:33:41

A ver, ¿con esta longitud de onda puedo calcular la energía de la radiación incidente? Pues sí, porque la energía de la radiación incidente es h por nu, y nu, recordad, que es la frecuencia de la radiación, que la puedo calcular como c entre lambda. 00:33:54

Es decir, a ver, ahí no dice ni el problema, lo tendría que haber especificado, pero bueno, vamos a tomar los datos de otros problemas. 00:34:22

Vale, entonces, nos quedaría 6,63 por 10 elevado a menos 34 julios por segundo, por 3 por 10 elevado a 8 metros por segundo, entre la longitud de onda. 00:34:31

La longitud de onda que viene dada en nanómetros y tenemos que pasarlo a metros, es decir, 250 por 10 elevado a menos 9 metros. ¿De acuerdo? Vale, bueno, pues esto, esta energía entonces de la radiación incidente, haciendo los cálculos, sale 7,95 por 10 elevado a menos 19 julios. ¿De acuerdo? ¿Sí o no? 00:34:46

¿Vale? Entonces, ya tengo la energía de la radiación incidente, por un lado. Por otro lado, tengo el trabajo de extracción que nos había salido, 6,48 por 10 elevado a menos 19, julios. 00:35:13

¿Vale? Eran los 4,05 electrones 00:35:34

Bueno, pues a ver, si a mí me preguntan 00:35:38

el potencial de frenado V 00:35:42

recordad que la energía cinética 00:35:56

máxima con la que salen los electrones 00:36:01

es igual al potencial de frenado por la carga 00:36:05

del electrón en valor absoluto. Entonces, a ver 00:36:08

¿Cómo puedo calcular todo esto? Bueno, pues la única manera es calcular previamente la energía cinética máxima. Esta energía cinética máxima la puedo calcular con la expresión correspondiente al efecto fotoeléctrico e igual al trabajo de extracción más energía cinética máxima de los electrones. 00:36:13

¿De acuerdo? Entonces, a ver, ¿cómo puedo calcular esta energía cinética máxima? Pues lo único que hago, a ver, si yo tengo hasta aquí esta energía cinética máxima, sé el trabajo de extracción y sé la energía de la reacción incidente, pues si despejo de aquí, me quedaría E, energía de la reacción incidente, menos el trabajo de extracción. 00:36:37

¿De acuerdo? De manera que, vamos a ver, nos quedaría energía cinética máxima, energía de la reacción incidente, que nos había salido 7,95 por 10 elevado a menos 19 julios. 00:37:02

7,95 por 10 elevado a menos 19 julios, menos el trabajo de extracción, el trabajo de extracción 00:37:19

nos había salido 6,48 por 10 elevado a menos 19 julios. Bueno, pues energía cinética 00:37:33

máxima, si restamos la energía de la radiación incidente, le restamos el trabajo de extracción 00:37:45

nos va a quedar 1,48 por 10 elevado a menos 19 julios. ¿De acuerdo? ¿Vale? Bueno, pues 00:37:51

a ver, ahora ya es cuando puedo calcular el potencial de frenado porque es igual a la 00:38:04

carga del electrón en valor absoluto por ese potencial de frenado nos da la energía 00:38:12

cinética máxima. Entonces, si despejo aquí potencial de frenado, nos quedaría energía 00:38:17

cinética máxima dividido entre la carga del electrón en valor absoluto. Es decir, 00:38:23

nos quedaría 1,48 por 10 elevado a menos 19 julios dividido entre 1,6 por 10 elevado 00:38:32

Elevado a menos 19 coulombios. Entonces, 10 elevado a menos 19. 10 elevado a menos 19, lo simplificamos. Nos quedaría entonces 1,48 entre 1,6. Julios entre coulombio, voltio. Entonces, nos queda que el potencial de frenado es igual a 0,93 voltios. ¿De acuerdo? ¿Sí o no? 00:38:44

¿Alguna pregunta? ¿No? A ver, ¿nos hemos enterado todos? A ver, mirad, con esto hemos acabado ya la hoja de ejercicios, ¿eh? Con lo cual, a ver, ¿qué tenéis que hacer? Volver a hacer los ejercicios, repasarlos, ¿vale? 00:39:10

Tenéis que buscar, bueno, podéis buscar en internet páginas, por ejemplo, de Wikipedia y demás, pues para repasar en qué consiste esto del efecto fotoeléctrico, ¿de acuerdo? 00:39:30

Realmente la parte de física cuántica se reduce al efecto fotoeléctrico y si acaso a calcular, como en el caso anterior aquí que hemos visto, la longitud de onda asociada a una partícula, ¿de acuerdo? 00:39:40

O energía cinética, es decir, todo esto que tenéis aquí es lo que se os puede preguntar. 00:39:52

A ver, nos queda poquito tiempo, simplemente comentar que, por ejemplo, en el ejercicio 1 teníamos dos experimentos, por decirlo así, en el que se aplican diferentes luces, por decirlo así, para hacer de luz, con lo cual lo que tenemos es una distinta energía de la radiación incidente, 00:39:57

pero como no se hace nada al metal, el trabajo de extracción es el mismo. 00:40:23

Sin embargo, en este problema, cuando hemos visto el ejercicio 3, en el que se oxida el metal, 00:40:27

aquí digamos que el experimento consiste en que se aplica la misma luz, 00:40:32

es decir, la misma luz con la longitud de onda 300 nanómetros, 00:40:37

se aplica a dos situaciones. 00:40:43

En la primera, en la que tenemos un metal que está sin oxidar, primera situación. 00:40:47

Es una situación en la que tenemos un metal oxidado. Con lo cual, ahora el trabajo de extracción ya es distinto. Ya os comenté el otro día que si no se le hace nada de nada, ningún cambio al trabajo al metal, el trabajo de extracción es el mismo. 00:40:51

Si lo que hacemos es oscilarlo, el trabajo de extracción será distinto. ¿De acuerdo? Entonces, digamos que aquí cambia el trabajo de extracción y la radiación es distinta. Aquí tenemos un trabajo de extracción igual en el primer caso y dos radiaciones distintas. 00:41:07

¿Vale? Y bueno, como decía, lo distinto, digamos, que se nos pueden decir, aparte de preguntar el efecto fotoeléctrico, es preguntar, por ejemplo, la longitud de onda asociada o, como en este caso, un momento lineal o la energía cinética que alcanza la partícula. 00:41:27

¿Vale? Y luego ya con este ejercicio, simplemente el 5, recordad que para que se produzca efecto fotoeléctrico, la radiación tiene que tener una frecuencia tal que sea mayor que esa frecuencia umbral. ¿Para qué? Para que se pueda dar ese efecto fotoeléctrico, si no, no se puede dar. ¿Entendido? ¿Vale o no? ¿Alguna cosita más? 00:41:41

Sí. A ver, ¿alguna pregunta? No. Bueno, pues, a ver, pues, si queréis lo dejamos ya aquí, quedan cuatro minutos, ¿vale? Si no tenéis ninguna pregunta, con esto acabamos el tema de física cuántica y ya el próximo día pasamos a física nuclear. 00:42:02

El lunes vamos a pasar directamente a problemas. El lunes nos vemos también online entonces, ¿no? Si no recuerdo mal. 00:42:21

Sí, creo que sí. 00:42:36

A ver, voy a quitar ya esta grabación. 00:42:38