Durante el efecto fotoeléctrico, cuando un electrón absorbe un fotón cuya energía es superior a la energía umbral, es expulsado. Entonces, cuando el metal recibe continuamente fotones, ¿podrían ser expulsados todos los electrones del metal?
Respuestas
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Oeufcoque Penteano
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Por lo tanto, cuando el metal recibe continuamente p electrones del metal ser expulsados?
La respuesta a esta pregunta en concreto es simple e inequívoca, no .
Es inconcebible que se puedan eliminar todos los electrones y dejar algo reconocible como el metal (objeto). Recuerda que son los electrones (más externos, de valencia) los que determinan las propiedades químicas.
Si hipotéticamente, por algún mecanismo desconocido, todos de los electrones, sólo quedarían los núcleos cargados positivamente de los átomos, todos repeliéndose (fuertemente) y sin posibilidad de formar enlaces químicos.
Otras respuestas han abordado el hecho de que el metal se carga positivamente a medida que los electrones son expulsados y recogidos de este modo atrayendo a electrones de vuelta al metal por lo que esta respuesta es sólo para abordar la pregunta citada.
Usuario no registrado
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Una propiedad general de los metales es que son grandes conductores. Esto significa que hay un gran número de electrones libres que no están fuertemente unidos a los átomos del metal. Cuando un fotón expulsa un electrón del metal, hay una miríada de electrones libres disponibles para desexcitarse y unirse al átomo en la vacante dejada por el electrón expulsado.
Si el número de fotones incidentes es suficientemente grande y no quedan electrones libres para llenar las vacantes, el metal obtiene una carga neta positiva. En tal caso, la función de trabajo, que es la energía mínima necesaria para expulsar un electrón del metal, aumenta, porque los electrones están más fuertemente ligados. Por lo tanto, la energía de los fotones incidentes tendría que aumentar.
No estoy seguro de si ha habido algún experimento que utilice energías de fotones incidentes muy superiores a la función de trabajo, pero me imagino que si un electrón es expulsado, la fuerza de Coulomb entre el electrón negativo y el átomo positivo sería mucho mayor que la energía cinética del electrón, y por lo tanto el electrón volvería al átomo, pero no estoy del todo seguro.
RobD
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Piénsalo así:
Cuando un electrón es expulsado de la superficie metálica y se desplaza hacia el infinito, el cuerpo metálico adquiere una carga positiva +e. Esto es exactamente como traer una carga positiva del infinito al metal. Luego se expulsa otro electrón, y esto es similar a traer otra carga +e al metal. Como se trata de un metal, la carga residirá en la superficie. Asi que basicamente estas construyendo un caparazon cargado positivamente con la forma del metal (digamos que es una esfera). Entonces la energía total requerida para construir una cáscara con carga igual a n electrones (que es igual a la energía requerida para expulsar n electrones) es sólo la energía propia de una cáscara esférica cargada.
$$U = \frac{Q^2}{8\pi \epsilon_0 r}$$
Así que a medida que sigues aumentando el Q en la esfera expulsando necesitarás más y más energía(U + bandgap + función de trabajo) para expulsar más electrones. Al final te quedarás sin electrones libres y los electrones estarán tan fuertemente ligados al núcleo que tu fuente de luz tendrá que ser extremadamente potente. Tan potente, de hecho, que puede generar temperaturas tan altas que tu bloque metálico empezará a fundirse.
