Esta es la respuesta más exacta que te podemos aportar, sin embargo estúdiala detenidamente y valora si se adapta a tu trabajo.
Solución:
En el efecto fotoeléctrico, los fotones que inciden sobre el cátodo provocan la emisión de electrones. Suponiendo que haya un campo eléctrico suficiente, estos electrones se abrirán paso hasta el ánodo, contribuyendo con la corriente.
Para simplificar, supongamos que cada fotón genera un fotoelectrón. Entonces, si $N$ fotones por segundo golpean el cátodo, la corriente será transportada por un total de $N$ electrones por segundo. Siempre asumimos que hay “infinitos” electrones esperando su turno, y lo que limita la corriente es cuántos electrones se “liberan” del cátodo (es decir, cuántos fotones golpean el cátodo).
La corriente es carga por unidad de tiempo. Si el electrón tiene una carga $q_e$, entonces $N$ electrones por segundo transportan una corriente
$$I = N; q_e$$
Aquí no hay nada sobre la velocidad de los electrones… ni sobre el tiempo que les toma cruzar la brecha. Si fueran 100 veces más rápido, no cambiaría la cantidad de electrones que cruzan la brecha por segundo. Ese número está determinado por “cuántos inician el viaje por segundo” y “cuántos no lo logran”. El segundo explica que la curva no comienza completamente plana: es posible que los electrones muy lentos no lo logren, especialmente con un potencial de retardo pequeño. Pero una vez que van lo suficientemente rápido para escapar por completo, su velocidad final realmente no importa. Y tampoco el tiempo de tránsito en el alambre.
¿Alguna vez calculó qué tan lento se mueven los electrones en un cable que lleva corriente (por ejemplo, un cable de cobre)? Mientras que la eléctrica señal es muy rápido, la velocidad de deriva de los propios electrones es muy, muy lenta… porque hay muchos electrones por unidad de volumen. Pero eso es sólo tangencialmente relevante aquí.
Quiero agregar a la respuesta de Floris, que explica el fenómeno correctamente. Pregúntese los significados de potencial de parada y el corriente de saturación.
los potencial de parada está determinada por la energía de los fotones menos la función de trabajo del material en cuestión. Idealicemos la situación: Por ejemplo, la función de trabajo del cobre es 4.7 eV. Digamos que si tiene una fuente de luz e ilumina el cobre con una luz de energía de 5,7 eV, entonces el potencial de frenado será de aproximadamente -1 V. Esto se debe a que, un fotón con energía de 5,7 eV golpea un electrón, el electrón usa 4,7 eV para liberarse de el cobre metálico y gana 1 eV como energía cinética. Pero nunca puede llegar al otro electrodo porque el voltaje lo detiene. Aumente el potencial (es decir, vaya hacia 0 y valores positivos), luego el electrón puede llegar al otro electrodo y obtendrá corriente.
En realidad, sin embargo, algunos de los electrones pierden su energía cinética incluso antes de que puedan escapar del cobre. Es decir, acaban con energías cinéticas inferiores a 1 eV y por tanto necesitan un “empujón” para poder llegar al otro electrodo. A medida que aumenta el voltaje, le da ese empujón a estos pobres electrones y los hace llegar al electrodo y, por lo tanto, aumenta la corriente.
Sin embargo, en algún momento, los electrones que pueden llegar al otro electrodo se saturarán porque la fuente de luz puede producir cierta cantidad de fotones y, por lo tanto, cierta cantidad de fotoelectrones. El término científico para “cantidad de fotones” es el intensidad de la fuente de luz. Si tiene una fuente de luz equivalente más y la enciende, obtendrá la corriente de saturación aproximadamente el doble.
No hay mucho que agregar a las respuestas bellamente escritas arriba.
Básicamente, el número de fotoelectrones emitidos depende de la intensidad de la radiación incidente, mientras que la energía cinética máxima que puede poseer un fotoelectrón emitido es una función del potencial a través de las placas colectoras. Además, es obvio que el número máximo de fotoelectrones que pueden llegar a la placa colectora depende de la intensidad, por lo tanto para una intensidad dada (es decir, hay un número máximo dado de fotoelectrones que se emiten), si estos llegan al colector (superar las repulsiones por carga espacial) depende del potencial.
Por lo tanto, el número de fotoelectrones que llegan a la placa colectora alcanza un valor constante único (igual al número máximo de fotoelectrones en función de la intensidad de la radiación incidente).
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