Pruebas De La Investigacion

Explicación teórica

Einstein, en 1905, explicó este fenómeno afirmando que la energía no se transmite repartida en toda la onda (como se suponía en la teoría clásica), sino agrupada en unos paquetes de energía que llamó fotones (partícula sin masa en reposo, pero con una cantidad de movimiento y energía) que se mueven con la onda. O mejor aún, que al moverse son guiados por una onda que es la que se detecta en determinadas experiencias. Cuando la luz llega a la superficie del metal la energía no se reparte equitativamente entre los átomos que componen las primeras capas en las que el haz puede penetrar, sino que por el contrario sólo algunos átomos son impactados por el fotón que lleva la energía y, si esa energía es suficiente para extraer los electrones de la atracción de los núcleos, los arranca del metal.

4.- La energía cinética de los electrones emitidos depende de la frecuencia de la radiación incidente y de la posición que ocupa ese electrón en el metal.

hn- hno=½ m v2 .

(La energía incidente menos el trabajo de extracción es igual a la energía cinética del electrón extraído). Ecuación de Einstein.

5.- Existe un potencial de corte (Vo) o potencial de frenado para el que i=0. Este potencial de corte es independiente de la intensidad de la radiación (I), pero depende de su frecuencia.

El producto del potencial por la carga es trabajo ( por la definición de potencial V=W/q ). El trabajo de frenado (Voq) debe ser suficiente para frenar a los electrones más rápidos, que son los que estaban menos ligados aal metal.

Vo · qe=½ m v2 .

Según la teoría de conducción metálica de Sommerfeld los electrones de conducción tienen diferentes energías de unión al metal. Se puede establecer la distribución de electrones por energías aplicando la teoría estadística de Fermi-Dirac.

extracción

En el gráfico anterior vemos varios electrones (bolas rojas). El electrón ligado al metal con una energía Em (máxima) al ser extraído alcanza una energía cinética máxima entre la de todos los electrones. Otro electrón más ligado, situado en Ei requerirá más energía de extracción y por lo tanto alcanza una energía cinética menor. Un electrón muy ligado no puede ser extraído, quiza pueda sólo ser promocionado a un nivel superior. Ver gif animado

La explicación de Einstein coincide con los hechos experimentales. Si se repartiese la energía de la onda entre los trillones de átomos en los que incide la radiación, tardarían años en acumular la energía necesaria para ser extraídos y todos los electrones superficiales de los átomos de la superficie abandonarían de golpe el metal, al cabo de ese tiempo. Por el contrario, se comprueba experimentalmente, que desde que incide la radiación hasta la extracción de los electrones transcurren solamente algunos nanosegundos y sólo son extraídos unos pocos electrones de los millones que componen las capas superficiales.

La energía emitida es discontinua, va en paquetes, tal como había enunciado Plank (que sin embargo creía que se propagaba repartida en la onda, como lo suponía la teoría clásica). La aportación original de Einstein es que la energía se transmite e impacta de manera discontinua o discreta, en paquetes.

La emisión de electrones es casi instantánea.

hechos / conclusiones / explicación

...