Física moderna (III)- Física

2. Física cuántica

2.1 Efecto Fotoeléctrico

2.1.1 Efecto fotoeléctrico a grandes rasgos

Def: Cuando hablamos del efecto fotoeléctrico, nos referimos a un suceso que consiste en la emisión de electrones por parte de una superficie metálica, cuando sobre esta incide una luz con una frecuencia suficientemente elevada.

fotoelectrico

Con relación a su estudio, destacaron los físicos Willhem Hallwachs, y Philipp Lenard (unos de los artífices de la «Deutsch physik»). Ellos comprobaron que la frecuencia de la luz influye en la producción o no, de este efecto. Para ello, iluminaron placas de metal con distintas frecuencias.

Lenard.jpg
Lenard

2.1.2 Características experimentales

1- La energía de los electrones emitidos, es independiente de la intensidad de la luz incidente.

2-Los electrones se emiten de manera instantánea con la llegada de la luz sobre la placa.

3-La energía cinética máxima de los electrones, depende exclusivamente de la frecuencia de la luz incidente. Por debajo de la frecuencia mínima -umbral-, no existe emisión de electrones.

2.1.3 Interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico

La interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico en el año 1905, fue totalmente revolucionaria en el mundo de la física. Tanto fue así, que le llevó a ganar el Nobel en el 1921.

Para su interpretación, uso términos de la anterior fórmula empírica con la teoría de los cuantos de Plank (esto será explicado en el siguiente post brevemente). A continuación, sus ideas:

-La luz incidente consta de un conjunto de partículas sin masa, denominadas fotones, que transportan energía.

E=hv  ; E= hc/λ  (λ, representa la longitud de la onda)

-El término Ec máxima, es la referente a la emitida por los electrones. Se puede medir determinando el potencial retardador (Vr)

Ecmáx= eVr

-El término hvo, es la energía mínima para extraer al electrón de la superficie metálica. Este término, es conocido como trabajo de extracción.

Wext= hvo= hc/λo   ; Vo=frecuencia umbral y λo= longitud de onda umbral ; wexr=trabajo de extracción

Fórmula de Einstein: Una parte de la energía de los fotones incidente se emplea en extraer los electrones de la superficie del metal, y la energía sobrante aparece como energía cinética de los electrones emitidos.

Hv= Wextracción + Ecmáx

-Conclusión: aunque la superficie metálica esté continuamente recibiendo fotones de energía inferior al trabajo de extracción de ese metal, la energía incidente no se acumula y nunca se producirá el efecto fotoeléctrico.

Explicación más detallada y mejor en absoluto:

 

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