FOTOELECTRICO

Breve Descripción del Fenómeno

Cuando Einstein recibió el Premio Nobel en 1921, fue su explicación sobre el efecto fotoeléctrico y no su artículo sobre la relatividad especial lo que se citaría. Quizá fuera debido en parte a la negativa de los científicos a aceptar la teoría especial después de tan poco tiempo. Aún así, su análisis del efecto fotoeléctrico en su artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz” es de por sí un trabajo revolucionario. Al explicar un efecto que contradecía las creencias de su tiempo sobre la naturaleza de la luz, Einstein contribuyó a la visión global de hoy en día sobre el mundo subatómico, que no sólo el hombre de la calle, sino incluso los propios físicos tienen problemas en imaginar.

Para los contemporáneos de Einstein, el efecto fotoeléctrico era un fenómeno extraño, aunque común: las láminas de algunos metales. al ser expuestas a una luz de determinada longitud de onda, emitían electrones. Hoy en día abunda la utilización práctica de este efecto, en ascensores, puertas de garaje, cajas de los supermercados. En definitiva, un haz de luz atraviesa un espacio e ilumina una lámina metálica en el lado opuesto. lo que hace que la lámina emita electrones. La emisión de electrones se comprueba. y se cierra un circuito que hace que la cinta transportadora en la caja se mueva. Cuando algo obstruye el camino de la luz, una barra de pan, por ejemplo, entonces la emisión de electrones se detiene, el circuito se abre. la cinta se detiene de pronto y se cae nuestro cartón de leche...

La parte más extraña del efecto fotoeléctrico no era si la luz tenía suficiente energía para desprender electrones, sino cómo sucedía este fenómeno. Cuando los físicos comenzaron a medir la energía cinética de los electrones emitidos con distintas frecuencias e intensidades de la luz, se encontraron con que los resultados contradecían todas sus suposiciones.

Predicción: al hacer la luz más brillante (es decir, al aumentar su intensidad) se emitirían la misma cantidad de electrones, pero cada electrón tendría mayor energía.

Resultado: al hacer la luz más brillante, se emitían más electrones, pero cada electrón tenía la misma energía.

Predicción: al cambiar el color de la luz (al cambiar su frecuencia) se emitirían más electrones, pero no habría cambios en la energía de cada electrón.

Resultado: el cambiar el color de la luz no tenía efecto en el número de electrones emitidos, pero cada electrón tenía una energía mayor o menor, dependiendo del color.

Lo que es más, se descubrió que cada tipo de lámina metálica tenía una “frecuencia umbral’. La luz con frecuencia menor de este umbral no tenía ningún efecto. La luz con frecuencia superior al umbral daba lugar a emisión de electrones. Una vez que se traspasaba esta frecuencia umbral, la energía de los electrones emitidos aumentaba según se aumentaba la frecuencia de la luz. En el caso del zinc, la luz blanca no tenía efecto sobre las láminas, porque su frecuencia estaba por debajo de la frecuencia umbral del zinc. La luz violeta, cuya frecuencia está por encima de este umbral, hacía que se desprendieran electrones; cuando se aumentaba todavía más la frecuencia (luz ultravioleta, por ejemplo) también se aumentaba la energía de los electrones.

Para explicar este efecto paradójico, Einstein utilizó una teoría revolucionaria que había desarrollado en 1900 Max Planck (1858-1947), un profesor de física de la Universidad de Berlín. Planck se había dedicado al tema de la energía de radiación, intentando explicar la ausencia de lo que era conocido como la “catástrofe ultravioleta”.

La catástrofe ultravioleta era otra vía muerta para los físicos, y tenía relación con un fenómeno denominado “radiación del cuerpo negro”. Cualquier objeto que absorbiera energía electromagnética (un grill de barbacoa, una máquina de café o unas chuletas) emite a su vez energía electromagnética, con distinto grado de eficacia. Un cuerpo negro es sencillamente un objeto idealizado que absorbiera toda la energía electromagnética incidente y que, también emitiera toda la energía absorbida. Aunque este objeto ideal no exista (la aplicación práctica más cercana sería una esfera negra con un pequeño agujero) el término agrupa a todos los absorbentes y radiadores imperfectos. Los estudios sobre las formas en que los objetos emitían la radiación del cuerpo

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