El Efecto Fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico

En 1900 Max Planck, basándose en la teoría clásica de ondas, intentaba formular una teoría para explicar sus resultados experimentales de radiación del cuerpo negro, es decir de la energía radiada por un objeto que absorbe toda la energía que recibe. Estos resultados experimentales se expresan mediante dos leyes:

a) La ley de Rayleigh-Jeans, que indica que la intensidad de la radiación depende de la longitud de onda como λ-4, o sea los cuerpos negros deberían radiar una cantidad infinita de energía en λ cortas (a este fenómeno se le conoce como catástrofe ultravioleta)

b) La ley de Wein que formula que la posición de los máximos del espectro de radiación se desplazan en relación inversa con la temperatura.

Planck consiguió ajustar perfectamente los datos experimentales introduciendo la siguiente hipótesis: “La energía radiante no se emite y absorbe de forma continua sino en pequeños paquetes discretos, o cuantos”.

Además dedujo que la energía de un cuanto debía ser proporcional a la frecuencia de radiación:

E= hν, donde h, la constante de proporcionalidad, es llamada constante de Planck

(h = 6.626x10-34 J s = 4.136 10-15 eV s).

En las mismas fechas los trabajos de gran numero de físicos, entre los que merecen destacarse

Hertz, Hallwachs, Stoletow y Lenard, demostraron la existencia del llamado efecto fotoeléctrico:

CUANDO SE ILUMINA UNA PLACA METÁLICA CON RADIACIÓN

ELECTROMAGNÉTICA, EL METAL EMITE ELECTRONES.

Con estos mismos trabajos quedaron establecidas de forma empírica las características fundamentales para este efecto:

I) El número de electrones emitidos es proporcional a la intensidad de la radiación incidente.

II) Para cada metal existe una frecuencia umbral ν0 tal que para la radiación de frecuencia menor (ν < ν0) no se emiten electrones.

III) La energía cinética máxima de los electrones emitidos es proporcional a (ν - ν0) y es independiente de la intensidad de la radiación incidente.

IV) La emisión de electrones es prácticamente instantánea, es decir aparece y desaparece con la radiación electromagnética, sin retraso detectable.

Las características II y III son irreconciliables con la teoría ondulatoria de la luz y planteaban un reto para la Física de su tiempo.

Einstein, en 1905, utilizó la idea de Planck de la cuantización para explicar las características del efecto fotoeléctrico (por esta explicación recibió el premio Nobel el año 1921) y concluyó que la radiación de frecuencia ν (monocromática) se comporta como si constara de un número finito

Laboratorio de Física II. P.6 Efecto fotoeléctrico. 14/01/08 2 de cuantos de energía, localizados e independientes, cada uno de ellos con energía E = hν.

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