3 Efecto Fotoelectrico 1

Los fotones son las partculas fundamentales de la luz, as como los electrones son las partculas fundamentales de la materia, esta analoga es la que sirvi para realizar el descubrimiento del carcter cuntico de la luz. Por esta misma analoga, aos despus, De Broglie desarroll la teora que formula que la materia tambin tiene un carcter ondulatorio. La carga elctrica y la energa tienen unaestructura granular (est formada por cuantos), al igual que la materia. Primeramente debemos tener en cuenta que todos los metales emiten electrones. Al exponer un metal a una luz homognea, de una determinada longitud de onda, el metal emite electrones. Supongamos que lo exponemos a una luz homognea de color violeta (de determinada longitud de onda), se ha comprobado mediante mediciones que el metalemite electrones los cuales llevan cierta velocidad y por lo tanto, energa cintica. Por el principio de conservacin de la energa, sabemos que la energa que lleva el electrn debe venir de otra fuente de energa De donde gana esta energa el electrn. Esta fuente de energa es la luz. La luz incide en el metal provocando que este desprenda electrones. Ahora, qu pasa si aumentamos la intensidad de la luzpero dejamos constante la longitud de onda, no es de esperarse que los electrones salgan con mayor energa. Eso es lo que esperamos, pero esto no es lo que sucede, pues, sorprendentemente, todos los electrones salen con la misma velocidad y energa. Y qu pasa si aumentamos la longitud de onda Experimentalmente, se demuestra que al exponer el metal a una luz homognea roja (mayor longitud de onda queel color violeta), la energa y velocidad con que salen los electrones es la mitad de la energa producida por el color violeta. La explicacin al fenmeno fotoelctrico la podemos hacer con la teora cuntica de la luz. Imaginmonos que la luz est compuesta de una cantidad infinita de paquetes de energa llamados cuantos, al chocar la luz con el metal, cada cuanto choca con un electrn y lo arranca delmetal. Si aumentamos la intensidad de la luz aumentan la cantidad de cuantos, pero no aumenta la energa con que desprenden al electrn, razn por la cual los electrones salen con la misma velocidad y energa. En cambio, si incrementamos la longitud de onda, los cuantos llegan con menor energa, y por lo tanto, los electrones se desprenden con menos velocidad A finales del siglo XIX una serie deexperimentos pusieron de manifiesto que la superficie de un metal emite electrones cuando incide sobre l luz de frecuencia suficientemente elevada (generalmente luz ultravioleta) Este fenmeno se conoce como efecto fotoelctrico. Se trata de otro fenmeno que, al igual que la radiacin de cuerpo negro, tambin involucra la interaccin entre la radiacin y la materia. Pero esta vez se trata de absorcin deradiacin de metales Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894), cientfico alemn, fue el primero en observar el efecto fotoelctrico, en 1887, mientras trabajaba en la generacin de ondas de radio. Inform esta observacin pero no se dedic a explicarla. Al incidir luz ultravioleta sobre el ctodo metlico (fotoctodo) se detecta el paso de una corriente elctrica. Se trata de electrones que abandonan el ctodo (colector) yse dirigen al nodo a travs del vaco dentro del tubo. Los electrodos se hallan conectados a una diferencia de potencial de slo unos pocos voltios. Estas observaciones no se pueden entender en el marco de la Teora electromagntica de la luz. La teora electromagntica clsica considera que la radiacin de mayor intensidad (o brillo, si es visible), que corresponde a ondas de mayor amplitud,transporta mayor energa. Esta energa se halla distribuida uniformemente a lo largo del frente de onda. La intensidad es igual a la energa que incide, cada unidad de tiempo, en una unidad de superficie. Uno de los aspectos particulares del efecto fotoelctrico que mayor confusin cre fue el que la distribucin de la energa en los electrones emitidos es independiente de la intensidad de la luz. Un haz de luz...