Efecte fotoelèctric en els metalls
Personajes:
Tema: Relacions i funcions
Competencias
Competencia en Comunicación Lingüística
Competencia Matemática, en ciencia, tecnología e ingeniería
Competencia Personal, social y de aprender a aprender
Competencia en conciencia y expresiones culturales
Materias y cursos por Sistema Educativo
España > Matemáticas > 4º(B) ESO > Sentido algebraico
España > Matemáticas > 4º(B) ESO > Sentido socioafectivo
Enunciado
L'efecte fotoelèctric es produeix quan irradiem amb llum un metall de manera que aquesta aconsegueix arrancar electrons de la seua superfície, tal com es mostra en la imatge.
Per a aconseguir arrancar els electrons és necessari que la llum tinga una freqüència (un color) mínima, anomenada freqüència de tall, que és la que aconsegueix arrancar els primers electrons. Segons augmentem aquesta freqüència, els electrons tenen major energia i, per tant, ixen amb major velocitat.
Mileva Marić (1875-1948), una brillant matemàtica sèrbia del segle XX, va estudiar aquest fenomen, encara que va ser el seu marit, Albert Einstein, el que es va emportar el Premi Nobel per aquest treball.
- En la gràfica següent està representada l'energia (eix OY) dels electrons arrancats, en funció de la freqüència (eix OX) que té la llum que arriba al metall.
- Quin tipus de funció és?
- La funció creix o decreix?
- En quin valor de freqüència s'arranca el primer electró? Amb quina energia es desprén aqueix electró?
- Per a quins valors de la freqüència no aconseguim arrancar electrons?
- Cada metall té una freqüència de tall diferent, és a dir, els primers electrons comencen a eixir a freqüències diferents. Per a identificar el tipus de metall amb el qual es vol treballar s'irradia llum canviant la freqüència, i quan detectem el primer electró, sabem de quin metall es tracta. A continuació, es mostra una gràfica en la qual apareix la funció d'energia dels electrons arrancats per diferents elements (Rubidi, Sodi, Potassi, Bari i Calci) en funció de la freqüència radiada.
- Quin metall té la menor freqüència de tall? Quin en té la major?
- Com és la posició relativa de la gràfica d'aquestes funcions?
Observaciones y contexto
- El context pot ser complicat per als alumnes a priori, és recomanable treballar abans l'anàlisi de gràfiques amb contextos senzills com temps i distància, temps i velocitat, etc.
- Encara que el problema del qual parteixen les gràfiques és clarament de la branca científica, es podria treballar el domini de manera analítica si s'ha vist en classe. Ideal per a treballar en l'àmbit científic en general.
- La relació de Mileva amb el seu marit Albert Einstein va començar sent una relació professional, i encara que la seua aportació és poc coneguda, la participació de Mileva en els treballs pels quals el seu marit Albert Einstein va rebre el Premi Nobel no deixa lloc a dubtes. Per què no va signar Mileva els articles elaborats al costat d'Einstein? Existeixen proves que, quan en 1908, Conrad Habicht, Albert Einstein i Mileva Marić van construir i patentar un voltímetre ultrasensible sota el nom “Einstein-Habitch”, Habitch va qüestionar la decisió de Mileva de no incloure el seu nom. Davant això, ella va contestar: “Per a què? Els dos som una pedra”. Els biògrafs coincideixen que Mileva Marić va prioritzar que les seues teories científiques isqueren a la llum que ser reconeguda per això. Donats els prejudicis que hi havia contra les dones en aquella època, una publicació cosignada per una dona podria haver tingut menys pes, per això, alguns historiadors consideren que la pròpia Mileva va decidir que el seu nom quedara fora del paper.
- Moltes dones han treballat amb els seus marits en matemàtiques i ciències al llarg de la història, però la seua relació ha sigut molt variada, per exemple, Tatiana Afanassjewa, que es va casar amb el físic Paul Ehrenfest i amb ell va col·laborar en el seu treball, actualment es coneix àmpliament el treball d'ell, però desconeixem en gran part la contribució d'ella. Una relació molt diferent és la del matrimoni entre Marie i Pierre Curie, van treballar junts en la Universitat de Parellís i, en ser seleccionat Pierre per a rebre el Premi Nobel en 1903 pel descobriment de la radioactivitat, ell el va rebutjar si no s'incloïa en el guardó Marie. Finalment, se'ls va entregar el premi als dos a causa de la pressió d’aquest.
- Antecessores seues que van treballar en matemàtiques i ciències van ser Sophia Brahe (1556-1643); Maria Cunitz (1610-1664); Elena Lucrezia Cornaro Piscopia (1646 -1684); Maria Gaetana Agnesi (1718-1799), matemàtica especialista en càlcul diferencial i integral; Nicole Lepaute (1723-1788); Mary Sommerville (1780-1872), matemàtica i divulgadora científica, considerada la “reina de les ciències del segle XIX”; Sophie Germain (1776-1831), matemàtica que va treballar en la teoria de números.
- Va ser contemporània de grans matemàtiques i físiques de l'època com Marie Curie (1867-1934), pionera en el camp de la radioactivitat, qui va rebre dues vegades el Premi Nobel; Hilda Geiringer (1893-1973), matemàtica especialista en probabilitat que va aplicar en el camp de genètica; Tatiana Ehrenfest-Afanassjewa (1876-1964), que va treballar en mecànica estadística; Charlotte Angas Scott (1838-1931), matemàtica especialista en àlgebra i geometria, lluitadora per la incorporació de les dones a les universitats; Emmy Noether (1982-1935), que va fer importants aportacions en física teòrica i àlgebra abstracta, i va treballar en la interpretació de la teoria de la Relativitat en la qual Mileva Maric va participar amb el seu marit, Albert Einstein, i amb els matemàtics Hilbert i Klein; també treballaria amb ells Virgínia Ragsdale, matemàtica estatunidenca, coneguda per la conjectura de Ragsdale.
- Altres figures contemporànies de Mileva són l'enginyera Anna Wagner, les inventores Lady Edison i Maria Beasley, la mestra Rosa Sensat i Vilà, l'escriptora Sidonie-Gabrielle Colette, la científica especialista en alimentació i capitana de l'exèrcit filipí durant la segona guerra mundial Maria Orosa, o la compositora sèrbia Ljubica Marić.
Descripción
En aquesta activitat aprendrem com una funció lineal descriu l'efecte fotoelèctric i com es reflecteix en la seua gràfica la freqüència de tall de cada metall. Es treballa la interpretació i l'obtenció de dades a partir de la gràfica de la funció lineal.