Efecto fotoelectrico

EFECTO FOTOELECTRICO

El efecto fotoeléctrico consiste en la capacidad
que tiene un la luz para arrancar electrones de un metal.
El efecto fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887. Lo
que se sabía a finales del siglo XIX al observar este efecto
es:
- Los electrones escapaban del metal a una velocidad que
no dependía de su intensidad sino de su color (frecuencia de onda). Debajo decierta frecuencia de
corte, la cual es característica del material, no se emitían electrones.
- La energía cinética de los electrones es independiente de su intensidad luminosa. De acuerdo con
la teoría ondulatoria la luz de mayor intensidad debería transmitir mayor energía al metal por lo
que se deberían emitir electrones con mayores energías cinéticas.
-La energía cinética de los electronesaumenta con el incremento de la frecuencia de la luz
incidente. La teoría ondulatoria no predecía esta relación entre la energía de los fotones y la luz
incidente.
Todas estas observaciones no podían ser explicadas con la teoría ondulatoria, que
consideraba a la luz como una onda electromagnética. Se observaba entonces que una luz de
cierta frecuencia con cierta intensidad luminosa emite máselectrones que otra del mismo color
pero menor intensidad, según la teoría ondulatoria una mayor intensidad debía traducirse en una
mayor velocidad de los electrones emitidos. Los mismo sucedía con frecuencias mayores: la luz
con mayor intensidad emitía mas electrones que una de menor intensidad, mas no mas rápidos.
En cambio si se aumenta la frecuencia de la luz, los electrones desprendidostienen una mayor
energía cinética.
Para explicar el efecto fotoeléctrico, Einstein se basó en la teoría cuántica de Plank. De
esta manera, estableció que la luz estaba constituida por pequeños “paquetes discretos” de
energía conocidos como “cuantos”. Actualmente se le conoce a esos paquetes como fotones.

Así, Einstein afirmaba que la energía de estos fotones estaba dada por:

Donde:
-Constante de planck ≈ 6.626 x

J.s ≈ 4.135 x

eV.s

– Frecuencia de la onda en Hz o

Einstein concluyó que la luz tenía un
doble comportamiento, como onda y como
partícula.
De esta manera Einstein explico el
efecto fotoelecrico de la siguiente manera:

Donde:
E - Energía del fotón incidente hf
- Funcion del trabajo del metal, que es la energía a vencer para extraer un electron del metalK – Energía cinética del electrón igual a 1/2 mv 2
De esta manera tenemos que:

De esta manera se explicaba muy bien el efecto fotoelectrico: hay que considerar que la
luz tiene comportamiento corpuscular, es decir, que esta formada por particulas sin masa
llamadas fotones. Al aumentar la intensidad de una luz del mismo color lo único que aumenta es el
número de fotones que emite pero no suenergia, con lo cual se desprenderan mas electrones
pero a la misma velocidad. Radiaciones de la misma intensidad pero distinto color producen
distintas velocidades de salida. Según la fisica clasica, al tener la misma intensidad debian tener la
misma energia y expulsar a los electrones con la misma velocidad.

Longitud de onda de corte.
Si se observa la grafica podemos notar una relaciónlineal
entre f y K. Esto se debe a que si consideramos a h y

como

contantes, y a f como una variable, tenemos que K es función de f, y
se observa que la ecuación del efecto fotoeléctrico cumple con la
forma de la ecuación lineal:
( )
( )
Si observamos la grafica podemos notar que existe cierta
frecuencia fc que intersecta con el eje horizontal. Esta frecuencia es
conocida comofrecuencia de corte, y debajo de ella no se emiten
electrones independientemente de la intensidad de la luz. Si despejamos tenemos que:

Esta longitud de onda se conoce como longitud de onda de corte. Longitudes de onda mas
grandes que λc incidentes sobre un material que tiene una función de trabajo

no originan la

emisión de electrones.
En 1911 el propio Einstein afirmaba: ‘Insisto en el...