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Fotones, momentum del fotón, Efecto fotoeléctrico , constante de Plank y ondas materiales














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Contenido



















INTRODUCCION























MARCO TEÓRICO
En física moderna, el fotón (en griego φῶς, φωτός [luz], y -ón), llamado originalmente cuanto de luz, por Albert Einstein, es lapartícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio.
El nombre de fotón fue acuñado en 1926 por el físicoquímicoestadounidense Gilbert Newton Lewis y adoptado enseguida por la mayoría de los científicos. En el siglo XVII, Isaac Newton se defendió teoría de que la luz son partículas. En esos mismos años, Huygens y Hooke (combativos rivales de Newton) apoyaron la hipótesis de que la luz es una onda. Ambas teorías aportaban experimentos que corroboraban el modelo.
La idea de la luz como partícula retornó con elconcepto moderno de fotón, que fue desarrollado gradualmente entre 1905 y 1917 por Albert Einstein apoyándose en trabajos anteriores de Planck quien introdujo el concepto de cuanto.
El fotón tiene una masa invariante cero, y viaja en el vacío con una velocidad constante . Como todos los cuantos, el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como ondulatorias ("dualidad onda-corpúsculo"). Secomporta como una onda en fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente, o en la cancelación por interferencia destructiva de ondas reflejadas; sin embargo, se comporta como una partícula cuando interactúa con la materia para transferir una cantidad fija de energía, que viene dada por la expresión.

donde h es la constante de Planck, c es la velocidad de la luz y es la longitud deonda. Esto difiere de lo que ocurre con las ondas clásicas, que pueden ganar o perder cantidades arbitrarias de energía. Para la luz visible, la energía portada por un fotón es de alrededor de 4×10–19 julios; esta energía es suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visión.
Además de energía, los fotones llevan también asociado un momento lineal y tienen una polarización. Siguen las leyes dela mecánica cuántica, lo que significa que a menudo estas propiedades no tienen un valor bien definido para un fotón dado. En su lugar se habla de las probabilidades de que tenga una cierta polarización, posición o momento lineal. Por ejemplo, aunque un fotón puede excitar una molécula, a menudo es imposible predecir cuál será la molécula excitada.
Un diagrama ilustrando la emisión de loselectrones de una placa metálica, requiriendo de la energía que es absorbida de un fotón. (ver anexo 1)
Ningún cuerpo material puede alcanzar la velocidad del fotón porque la resistencia de la materia a ser acelerada, su inercia, aumenta con la velocidad, y se hace infinita a la velocidad de la luz. Para alcanzar esta velocidad sería necesario aplicar a ese cuerpo una fuerza de magnitud infinita, que nohay en la naturaleza. El fotón se mueve a la velocidad de la luz porque no es una partícula material; su masa es nula. Esto tiene la consecuencia adicional de que su velocidad no puede ser disminuida; esto es, los fotones no pueden ser frenados, existen sólo en movimiento a la velocidad de la luz. Como además nosotros no podemos movernos a esa velocidad es imposible detener, o alcanzar, un fotónpara examinarlo.
La posibilidad de que existieran partículas sin masa moviéndose a la velocidad de la luz fue anticipada por Einstein en la teoría de la relatividad. Por esto se llaman "partículas relativistas". Existen otras partículas relativistas con propiedades diferentes a las del fotón. Los neutrinos, por ejemplo, no son visibles por el ojo humano.
La constante de Planck, simbolizada con...