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Páginas: 11 (2571 palabras)
Publicado: 11 de octubre de 2011
FUNDAMENTO TEORICO
Uno de los primeros experimentos que más claramente pone de manifiesto las propiedades corpusculares de la luz es el efecto fotoeléctrico. A continuación hacemos una descripción del experimento. (Figura 1)
El dispositivo para poner de manifiesto el efecto fotoeléctrico se muestra en la figura. La luz monocromática incidente sobre la placa de metal da la suficiente energíapara permitir a los electrones escaparse del metal. Algunos de estos electrones emitidos llegan a una placa colectora, y el amperímetro mide la corriente fotoeléctrica resultante. La intensidad y frecuencia de la luz incidente pueden variarse, así como la diferencia de potencial V entre la placa metálica y el colector.
Los electrones de conducción de un metal se mueven en el campo eléctricoatractivo de los iones positivos estacionarios de la red. Aunque los electrones se mueven en el interior de la red de forma relativamente libre, se necesita un mínimo de energía para llevarlos del interior al exterior del metal. Este mínimo de energía se denomina trabajo de extracción W y depende de las propiedades del metal y de la superficie. Si a un electrón se le da una energía E mayor que W,puede escaparse del metal y tendrá una energía cinética máxima:
1/2mv2max=E-W
Los resultados del experimento fotoeléctrico pueden resumirse como sigue:
Cuando V=0, se detectan fotoelectrones siempre que el metal se ilumina con una luz de frecuencia v, mayor que una frecuencia critica o frecuencia umbral v0.Sin embargo, sea cual sea la intensidad de la luz, no se observa corriente si lafrecuencia esta por debajo de vo.
A cada frecuencia luminosa por encima de la frecuencia umbral, el potencial V puede aumentarse hasta que un cierto valor Vo la intensidad se anula. Si el emisor y el colector están hechos del mismo material, esto ocurre cuando la diferencia de energía potencial eV0 de un electrón de carga -e es precisamente igual a la energía cinética máxima de los electronesemitidos:
eV0 = ½ mv2max
En la figura aparece una gráfica del potencial de frenado V0 en función de la frecuencia de la luz incidente. (figura 2)
Por encima de la frecuencia umbral, un aumento de intensidad provoca un aumento del numero de fotoelectrones, pero la energía cinética de estos no varia.
Estas observaciones están en conflicto directo con las previsiones basadas en una descripciónondulatoria de la luz. Si la luz es una onda clásica, los electrones habrían de absorber energía de forma continua, y a cualquier intensidad seria simplemente una cuestión de tiempo el que el electrón llegara a la energía suficiente para escapar. Por consiguiente, no habría frecuencia umbral, aunque habría un retraso en la producción de fotoelectrones a bajas intensidades, hasta que el materiahubiera absorbido suficiente energía luminosa. Además, a altas intensidades los electrones deberían recibir mas energía, por lo cual el potencial de frenado debería ser mayor. En cambio, no se observan tales efectos.
En 1905 Einstein descubrió que los experimentos del efecto fotoeléctrico tendrían una explicación sencilla si se admitía que la energía transportada por la luz incidente llegaba encantidades discretas, mas bien que de un modo continuo. Además, sugería que la cantidad de energía de cada cuanto de luz o fotón depende solo de la frecuencia de la luz, y no de su intensidad. La intensidad de un haz de luz viene determinada por el numero de fotones presentes, mientras que la energía de cada fotón esta determinada por la frecuencia.
Estos cuanto de luz se comportan comopartículas que viajan a la velocidad de la luz. Si la luz tiene una frecuencia v y una longitud de onda =c/v , cada fotón tiene una energía:
E=hv
La intensidad de la luz monocromática es proporcional al numero de fotones presentes. Un haz de luz blanca contiene fotones de energías muy diferentes.
La magnitud h es una constante de proporcionalidad que se ajusta al experimento. En realidad h fue...
Uno de los primeros experimentos que más claramente pone de manifiesto las propiedades corpusculares de la luz es el efecto fotoeléctrico. A continuación hacemos una descripción del experimento. (Figura 1)
El dispositivo para poner de manifiesto el efecto fotoeléctrico se muestra en la figura. La luz monocromática incidente sobre la placa de metal da la suficiente energíapara permitir a los electrones escaparse del metal. Algunos de estos electrones emitidos llegan a una placa colectora, y el amperímetro mide la corriente fotoeléctrica resultante. La intensidad y frecuencia de la luz incidente pueden variarse, así como la diferencia de potencial V entre la placa metálica y el colector.
Los electrones de conducción de un metal se mueven en el campo eléctricoatractivo de los iones positivos estacionarios de la red. Aunque los electrones se mueven en el interior de la red de forma relativamente libre, se necesita un mínimo de energía para llevarlos del interior al exterior del metal. Este mínimo de energía se denomina trabajo de extracción W y depende de las propiedades del metal y de la superficie. Si a un electrón se le da una energía E mayor que W,puede escaparse del metal y tendrá una energía cinética máxima:
1/2mv2max=E-W
Los resultados del experimento fotoeléctrico pueden resumirse como sigue:
Cuando V=0, se detectan fotoelectrones siempre que el metal se ilumina con una luz de frecuencia v, mayor que una frecuencia critica o frecuencia umbral v0.Sin embargo, sea cual sea la intensidad de la luz, no se observa corriente si lafrecuencia esta por debajo de vo.
A cada frecuencia luminosa por encima de la frecuencia umbral, el potencial V puede aumentarse hasta que un cierto valor Vo la intensidad se anula. Si el emisor y el colector están hechos del mismo material, esto ocurre cuando la diferencia de energía potencial eV0 de un electrón de carga -e es precisamente igual a la energía cinética máxima de los electronesemitidos:
eV0 = ½ mv2max
En la figura aparece una gráfica del potencial de frenado V0 en función de la frecuencia de la luz incidente. (figura 2)
Por encima de la frecuencia umbral, un aumento de intensidad provoca un aumento del numero de fotoelectrones, pero la energía cinética de estos no varia.
Estas observaciones están en conflicto directo con las previsiones basadas en una descripciónondulatoria de la luz. Si la luz es una onda clásica, los electrones habrían de absorber energía de forma continua, y a cualquier intensidad seria simplemente una cuestión de tiempo el que el electrón llegara a la energía suficiente para escapar. Por consiguiente, no habría frecuencia umbral, aunque habría un retraso en la producción de fotoelectrones a bajas intensidades, hasta que el materiahubiera absorbido suficiente energía luminosa. Además, a altas intensidades los electrones deberían recibir mas energía, por lo cual el potencial de frenado debería ser mayor. En cambio, no se observan tales efectos.
En 1905 Einstein descubrió que los experimentos del efecto fotoeléctrico tendrían una explicación sencilla si se admitía que la energía transportada por la luz incidente llegaba encantidades discretas, mas bien que de un modo continuo. Además, sugería que la cantidad de energía de cada cuanto de luz o fotón depende solo de la frecuencia de la luz, y no de su intensidad. La intensidad de un haz de luz viene determinada por el numero de fotones presentes, mientras que la energía de cada fotón esta determinada por la frecuencia.
Estos cuanto de luz se comportan comopartículas que viajan a la velocidad de la luz. Si la luz tiene una frecuencia v y una longitud de onda =c/v , cada fotón tiene una energía:
E=hv
La intensidad de la luz monocromática es proporcional al numero de fotones presentes. Un haz de luz blanca contiene fotones de energías muy diferentes.
La magnitud h es una constante de proporcionalidad que se ajusta al experimento. En realidad h fue...
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