Ejercicio resuelto de Física cuántica · Física · Aragón · 2025

Defina el trabajo de extracción (o función trabajo) de un material y el potencial de frenado, enmarcando ambos conceptos dentro del efecto fotoeléctrico. [1 punto]

$\textbf{Defina el trabajo de extracción (o función trabajo) de un material y el potencial de frenado, enmarcando ambos conceptos dentro del efecto fotoeléctrico. [1 punto]}$










El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones por un metal cuando se ilumina con radiación de frecuencia suficiente. Einstein lo explicó suponiendo que la luz llega en cuantos de energía $E=h\,f$, y que cada electrón absorbe un fotón entero o ninguno.





El trabajo de extracción $W_0$ es la energía mínima que hay que comunicar a un electrón para arrancarlo del metal. Es una propiedad de cada material y fija la frecuencia umbral, por debajo de la cual no hay emisión por intensa que sea la luz:

$W_0=h\,f_0$

Lo que sobra del fotón después de pagar esa extracción queda como energía cinética del electrón, y esa es la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico:

$h\,f=W_0+E_{c,\max}$

El potencial de frenado $V_0$ es la diferencia de potencial que hay que aplicar en sentido contrario al movimiento para detener a los electrones más rápidos. Como el trabajo eléctrico consume toda su energía cinética:

$e\,V_0=E_{c,\max}$

Es la forma habitual de medir la energía cinética máxima en el laboratorio: no depende de la intensidad de la luz, solo de su frecuencia, y eso fue precisamente lo que la física clásica no supo explicar.