Efecto fotoeléctrico
Un fotón de 1000 THz lleva 6,62607015 × 10⁻¹⁹ J, así que un metal con una función de trabajo de 3 × 10⁻¹⁹ J suelta electrones que conservan el sobrante como energía cinética. Escriba ambos valores y obtenga esa energía máxima en julios y electronvoltios. Gratis en su navegador.
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Ejemplo resuelto
- Frecuencia
- 1 000 000 000 000 000
- Función de trabajo
- 0
- Energía del fotón
- 0 J
- Energía del fotón (eV)
- 4,1356676969
- Función de trabajo (eV)
- 1,8724527223
- Frecuencia umbral
- 452 757 053 892 645,56
El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones desde la superficie de un metal cuando incide luz de frecuencia suficiente. Einstein explicó la observación con un modelo de fotones: cada fotón transporta una energía igual a la constante de Planck por su frecuencia, y el electrón que abandona el metal conserva lo que queda después de pagar la función de trabajo. Esta calculadora del efecto fotoeléctrico acepta la frecuencia del fotón incidente en hercios y la función de trabajo del material en julios, y devuelve la energía cinética máxima de los electrones emitidos según la ecuación de Einstein K_max igual a h f menos phi, con la constante de Planck SI exacta de 2019. Cuando la energía del fotón queda por debajo de la función de trabajo no se emiten electrones y la energía cinética máxima se informa como cero, no como un resto negativo.
Qué significa la ecuación fotoeléctrica de Einstein y qué contiene la respuesta
El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones desde un metal u otra superficie condensada cuando llega radiación electromagnética de frecuencia bastante alta. La teoría ondulatoria clásica predecía que una fuente débil acabaría expulsando electrones si se integraba la intensidad el tiempo suficiente, y que la energía cinética debía crecer con el brillo.
Los experimentos mostraron lo contrario: por debajo de una frecuencia umbral que depende del material no se emite nada por intensa que sea el haz, y por encima de ese umbral la energía cinética máxima de los fotoelectrones crece con la frecuencia, no con la intensidad. El cuadro fotónico de Einstein de 1905 da cuenta de esos hechos con un único balance lineal de energía. Un fotón de frecuencia f transporta energía h f, donde h es la constante de Planck.
Un electrón ligado en la superficie debe gastar al menos la función de trabajo phi para escapar. Cualquier excedente se convierte en energía cinética, de modo que los electrones más rápidos salen con K_max igual a h f menos phi. La intensidad solo cambia cuántos fotones llegan por segundo, y por tanto cuántos electrones salen, no la energía de cada fotón.
Esta calculadora devuelve esa energía cinética máxima en julios, la energía del fotón h f, la función de trabajo que usted indicó, la frecuencia umbral phi sobre h, los acompañantes en electronvoltios de esas energías, y un booleano ejected que es verdadero cuando h f es al menos phi. Las constantes incorporadas son los valores SI exactos de 2019: h vale 6.62607015 por diez a la menos treinta y cuatro julios-segundo, y la carga elemental usada para reescribir en electronvoltios es 1.602176634 por diez a la menos diecinueve culombios.
Contrato de entrada, unidades y cómo K_max permanece reproducible
Debe ser un número finito no negativo. Convierta un valor de manual en electronvoltios multiplicando por la carga elemental 1.602176634 por diez a la menos diecinueve culombios, de modo que 2.3 eV pasa a unos 3.685 por diez a la menos diecinueve julios. Convierta terahercios a hercios multiplicando por diez a la doce, de modo que 500 THz pasa a 5 veces 10 a la 14 hercios.
Se permiten signos más opcionales al inicio y notación científica en cadenas numéricas cuando se interpretan como decimales finitos; los espacios incrustados, los prefijos hexadecimales y los símbolos no numéricos se rechazan para que una celda defectuosa no se convierta en una energía cinética errónea. Las magnitudes por encima de los techos documentados de frecuencia y función de trabajo se rechazan para que un desbordamiento no se convierta en silencio en Infinity.
El cálculo multiplica la constante de Planck SI 2019 exacta por la frecuencia, resta la función de trabajo y recorta un resto negativo a cero para que la energía cinética máxima publicada nunca sea un julio negativo no físico. La validación fallida no se factura.
Dónde rinde cuentas una calculadora del efecto fotoeléctrico
Los estudiantes encuentran el efecto fotoeléctrico cuando un manual pasa de las ondas clásicas a los fotones, cuando un problema de concurso pide K_max a partir de una frecuencia y una función de trabajo, o cuando deben decidir si un color de luz puede expulsar electrones del sodio, el potasio o el cesio. Los docentes pueden pregenerar claves de respuesta para entradas SI modestas sin confiar en calculadoras opacas que cambian en silencio de julios a electronvoltios o omiten la notación científica.
Los desarrolladores siembran vectores de prueba deterministas para módulos cuánticos o de estado sólido, normalizan la frecuencia introducida por el usuario antes de una demostración fotoeléctrica, o satisfacen enunciados de programación que exigen la energía cinética máxima en lugar de una constante electrónica improvisada. Las herramientas de producto y de educación usan la fórmula cuando un aprendiz escribe una frecuencia en hercios y una función de trabajo en julios y la interfaz debe mostrar K_max junto a la frecuencia umbral y una bandera ejected.
Combínela con un conversor de energía de fotón o una herramienta de longitud de onda a partir de la frecuencia cuando necesite pasos ópticos relacionados, y mantenga la función de trabajo en julios para que los campos de energía cinética publicados queden en julios sin una conversión de unidades oculta.
Qué puede hacer con ella
Tareas y comprobaciones de tablas del efecto fotoeléctrico
Calcule K_max a partir de los valores de frecuencia y función de trabajo del manual y compruebe si se emiten fotoelectrones antes de problemas de potencial de frenado o de gráfica de Einstein.
Herramientas educativas y demostraciones fotoeléctricas
Normalice la frecuencia de fotón y la función de trabajo del metal introducidas por el usuario en energía cinética máxima para lecciones interactivas, cuadernos de laboratorio y demostraciones de mecánica cuántica.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto cuesta la calculadora del efecto fotoeléctrico?
En esta página es gratuita en su navegador.
¿Cómo se define aquí la energía cinética máxima?
La frecuencia va en hercios y la función de trabajo en julios, de modo que K_max queda en julios. También se devuelven acompañantes en electronvoltios usando la carga elemental 1.602176634×10⁻¹⁹ C.
¿Qué ocurre si la frecuencia del fotón es cero o negativa?
La frecuencia del fotón debe ser un número positivo en hercios; la ecuación fotoeléctrica K_max = h·f − φ no está definida para una frecuencia no positiva.
¿Qué unidades debo usar?
Introduzca la frecuencia del fotón incidente en hercios y la función de trabajo en julios. La energía cinética máxima se devuelve en julios (unidad J), con acompañantes en electronvoltios para la energía del fotón, la función de trabajo y K_max. Convierta eV a julios multiplicando por 1.602176634×10⁻¹⁹.
¿Qué pasa si la luz está por debajo de la frecuencia umbral?
No sale ningún electrón del metal, por intensa que sea la luz. La energía cinética máxima aparece como cero en lugar de un sobrante negativo, y también se obtiene la frecuencia umbral, que es la función de trabajo dividida entre la constante de Planck.
Herramientas relacionadas
Para desarrolladores — acceso por API
Todo lo de esta página está disponible por programación. Esta sección es para equipos que quieren integrarlo en sus sistemas; el resto puede usar la herramienta de arriba sin más.
Endpoint de API
¿Prefiere automatizarlo? Un POST autenticado crea la tarea; el resultado llega por webhook o enlace firmado. La misma capacidad también se ejecuta aquí en la web, por email y desde Telegram — y pronto también desde nuestra app.
Llámela desde su stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"frequency":1000000000000000,"work_function":3e-19}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect", {
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"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
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"https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect",
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task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect", false, stream_context_create([
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"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
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]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"frequency":1000000000000000,"work_function":3e-19}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Ejemplo de solicitud
{
"frequency": 1000000000000000,
"work_function": 3e-19
}Ejemplo de respuesta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.photoelectric_effect",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}La API es asíncrona: la llamada devuelve un task_id al instante y el resultado llega por webhook. El polling está limitado a 1 req/s por tarea.
Precio
Precio publicado — sin tokens ni créditos inventados. Una tarea fallida no se cobra.
Límites
max_abs_frequency | 1e+30 |
max_abs_work_function | 0.000001 |
Errores
| HTTP | Código | Significado |
|---|---|---|
401 | unauthorized | API key ausente o inválida. |
402 | insufficient_balance | El saldo no cubre el precio de la tarea. |
404 | unknown_type | El tipo de tarea no existe. |
429 | rate_limited | Demasiadas peticiones. Use el webhook en vez de sondear. |
Notas técnicas
La misma aritmética pura se ejecuta gratis en el navegador y a $0.002 por llamada API correcta, sin red, sin muestreo y sin atajos que dependan de la fecha. Una frecuencia de fotón ausente, nula, negativa o no finita falla con invalid_input y no se factura.
Qué significa la ecuación fotoeléctrica de Einstein y qué contiene la respuesta
Por debajo del umbral el resto sería negativo, lo cual no puede ser la energía cinética de un electrón emitido, así que max_kinetic_energy se informa como cero y ejected es falso. No hay tabla de metales con nombre ni conversión de longitud de onda a frecuencia dentro de este extremo: usted aporta la frecuencia en hercios y la función de trabajo en julios, y el motor evalúa el resto de Einstein o rechaza una frecuencia no positiva con invalid_input.
Contrato de entrada, unidades y cómo K_max permanece reproducible
Envíe por POST un cuerpo JSON con dos números finitos obligatorios. El campo frequency es la frecuencia del fotón incidente f en hercios; se aceptan los alias f, nu y frequency_hz para que las hojas de cálculo, las cadenas de consulta y los formularios tipados reutilicen el mismo contrato. Debe ser estrictamente positiva: cero, negativa, menos cero, NaN e Infinity fallan con invalid_input nombrando frequency, porque la ecuación fotoeléctrica K_max igual a h f menos phi no está definida para una frecuencia no positiva. El campo work_function es la función de trabajo del metal phi en julios; se aceptan los alias phi, work_function_j y phi_j. Si acierta, el cuerpo ecoa frequency y work_function, informa photon_energy y photon_energy_ev, work_function_ev, threshold_frequency, max_kinetic_energy y max_kinetic_energy_ev, ejected, las constantes exactas h y elementary_charge, una cadena de unidad J, la etiqueta de método photoelectric_effect y un recordatorio breve de la fórmula.
Dónde rinde cuentas una calculadora del efecto fotoeléctrico
Los cursos de laboratorio que miden el potencial de frenado frente a la frecuencia siguen necesitando un resto de Einstein en forma cerrada para compararlo con una pendiente ajustada h y una intersección phi; llamar a una API parse pequeña evita arrastrar un sistema de álgebra computacional por dos escalares. En esta página el trabajo se ejecuta por completo en su navegador; a través de la API cada consulta correcta cuesta $0.002, la validación fallida no se cobra y no se almacena nada después de devolver la respuesta. Esa división de exploración interactiva gratuita y una API de pago idéntica coincide con el resto del catálogo KIT tier A y le permite pasar de una demostración de aula a una tubería automatizada sin cambiar el resultado matemático.
Casos de integración
Juegos de prueba deterministas
Genere energías cinéticas máximas, frecuencias umbral y banderas ejected reproducibles para pruebas unitarias, comprobaciones de propiedades y aserciones de CI en módulos cuánticos o de estado sólido.
Preguntas técnicas
¿Qué pasa si la energía del fotón queda por debajo de la función de trabajo?
La solicitud sigue teniendo éxito. ejected es falso y max_kinetic_energy vale 0, porque ningún fotoelectrón abandona la superficie. La respuesta sigue informando photon_energy y threshold_frequency para que usted vea cuán lejos queda la luz por debajo del corte.