Efecto Fotoeléctrico

EFECTO FOTOELÉCTRICO
El efecto fotoeléctrico fue observado por primera vez por Heinrich
Hertz, en 1887.
La luz de cierta frecuencia puede lograr que un metal emita
electrones, fenómeno conocido como ‘efecto fotoeléctrico’.
En 1902, Lenard estudió el efecto e hizo el descubrimiento de que
la energía cinética del fotoelectrón depende crucialmente de la
frecuencia de la radiación dirigida almetal.
En 1905, en un alarde teórico extraordinario, Albert Einstein da una
explicación plausible para el efecto fotoeléctrico:
1) La radiación electromagnética se comporta termodinámicamente
como si consistiera de cuantos de energía de magnitud hν.
(HIPÓTESIS DEL CUANTO DE LUZ)
2) Un cuanto de luz incide sobre cada uno de los electrones del
metal, produce su salida de la atracción delsólido y le da una
energía cinética adicional

mv 2
εf =ω +
2

donde

ε f = hν
y

ω = hν 0
pues sólo se logra la emisión a partir de cierta frecuencia, ν0,
conocida como ‘frecuencia umbral’.
3) Einstein propone por lo tanto, en 1905, que la energía cinética de
los fotoelectrones es igual a

mv 2
= hν − hν 0
2

EFECTO FOTOELÉCTRICO
¿Qué sabemos hoy sobre el efecto fotoeléctrico?La emisión de electrones de un metal puede lograrse:
1) Calentando lo suficiente al metal para que la energía térmica
logre que los electrones salgan de la superficie. (Emisión
termiónica).
2) Colocando un campo eléctrico lo suficientemente alto como para
extraer a los electrones de la superficie de metal. (Emisión por
campo).
3) Lanzando una partícula sobre el metal, que golpee a unelectrón
y lo saque de la atracción del sólido. (Emisión secundaria)
4) Haciendo incidir luz sobre la superficie del metal. Según Einstein,
el fotón golpea a un electrón y lo saca de la atracción del sólido.
(Emisión fotoeléctrica).
Como vemos, siempre es necesario proporcionar al electrón el
trabajo suficiente como para vencer la atracción del metal: función
conocida como ‘función trabajo’, ω.EFECTO FOTOELÉCTRICO
¿Qué sabemos hoy sobre el efecto fotoeléctrico?
En el caso del efecto fotoeléctrico, puede estudiarse en un
dispositivo como el mostrado en la figura.

Se elige el ánodo como la superficie metálica de la cual se van a
desprender los electrones, los cuales tienen que vencer el campo
eléctrico opuesto a su trayectoria para alcanzar el cátodo. Cuando
llegan al cátodose mide la corriente eléctrica en el galvanómetro.
Puede, desde luego, incrementarse la diferencia de potencial con la
fuente de poder y registrar en el voltímetro la diferencia de potencial
que logra que no haya carga atravesando por el galvanómetro. A
esa diferencia de potencial se le conoce como ‘diferencia de
potencial de frenado’.

EFECTO FOTOELÉCTRICO
¿Qué sabemos hoy sobre elefecto fotoeléctrico?
En ese punto la energía cinética máxima de los fotoelectrones se
convierte en energía potencial eléctrica, siendo ∆ϕ0 la diferencia de
potencial que provocó la anulación de la corriente a través del
galvanómetro, y éstos regresan al ánodo.

e∆ϑ0 =

1 2
mv
2

Las variables susceptibles de modificar en el experimento son:
1) La diferencia de potencial ∆ϕ, por debajo de∆ϕ0, que provoca la
corriente i por el galvanómetro.
2) La intensidad de iluminación del ánodo, I
3) La frecuencia de la luz incidente, ν.
4) La naturaleza del metal del ánodo.

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¿Qué sabemos hoy sobre el efecto fotoeléctrico?
Lo sorprendente del efecto fotoeléctrico es que:
1) La fotoemisión es instantánea, inmediatamente después de la
llegada de la luz al metal.
2)∆ϕ0 resulta invariante, aunque cambie la intensidad de la luz.

3) La fotoemisión sólo es posible a partir de cierta frecuencia límite,
conocida como frecuencia umbral, ν0.
4) Para cualquier intensidad, I, o fotocorriente, i, la energía cinética
máxima depende linealmente de la frecuencia, para ν > ν0.

2

mv max
= hν − hν 0
2

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Después de 1905, en que...