Efecto Fotoel Ctrico Y Rayos X













Comportamiento cuántico


Los tres experimentos que veremos a continuación pertenecen al grupo de evidencias experimentales que desconcertaron durante muchos años a los científicos de principio de siglo. Estos tres experimentos ponen en evidencia fallas en las teorías físicas de aquella época y permitieron dar a luz a una teoría física más amplia que pudiera abarcarlos. Esta nuevateoría se denominada Física Cuántica.



El efecto fotoeléctrico

El experimento del efecto fotoeléctrico fue por primera vez explicado por Eintein, lo que le valió un premio Nobel. Para explicar este experimento Einstein utilizó la idea de Planck de la cuantización de la energía (recuerden la ecuación (3) y su significado). Como repaso digamos que Planck postuló que la energía no podía sertransmitida en forma continua, es decir en la cantidad que se quisiera, sino que de a paquetes o cuantos o cantidades específicas y fijas de energía. El valor de esa cantidad de energía capaz de ser transmitida estaba dada por la ecuación (3). Es importante entender esto. Antes de Planck, se creía que la energía transferible era una variable continua, ahora ya no. La energía transferible solo puedetomar el valor discreto estipulado por la ecuación (3). Bueno, lo que hizo Einstein fue darse cuenta que la ecuación (3) (que en esa época no era mas que una herramienta matemática para describir el espectro del cuerpo negro) encerraba una propiedad fundamental de la energía electromagnética.
El esquema del aparato del experimento se muestra en la Figura I. El tubo B está al vacío. Se envía un hazde luz por el orificio indicado en la figura. Cuando la luz incide sobre el cátodo C, se emiten electrones. Si alguno de ellos choca con el ánodo A, existirá una corriente en el circuito externo (recuerden que la corriente eléctrica está transmitida por electrones; por lo tanto, la única forma de observar corriente por el circuito es que haya electrones capaces de atravesar el espacio vacío queexiste entre C y A).







C

e- B
luz
incidente Amperímetro
A

Voltímetro







+ -
Figura 1





Ahora bien, el número de electrones (emitidos por C) que alcanzan el ánodo puede aumentarse o disminuirse a voluntad variandola diferencia de potencial V entre cátodo y ánodo (V=Vánodo-Vcátodo). Esto es lo que se hizo y la Figura 2 muestra la intensidad de corriente i registrada en el amperímetro del circuito para diferentes V aplicadas entre cátodo y ánodo. Cuando V es positiva, los electrones(de carga negativa) son atraídos por el ánodo y existe corriente eléctrica i como se vé en la Figura 2. Cuando los electronesson arrancados del cátodo, en principio salen en todas direcciones, pero la fuerza ejercida por V hará que muchos se orienten hacia el ánodo. Para un valor suficientemente grande de V, todos los electrones emitidos alcanzan el ánodo A(la atracción debido al V es muy fuerte) y la corriente i alcanza un máximo que llamamos imax. Esta imax es proporcional a la intensidad I de la luz incidente. Lo cuales lógico porque a mayor I de la luz incidente mayor energía/cm2s que llega al cátodo y por lo tanto más electrones la absorberán para poder escapar del cátodo y llegar al ánodo.














i


Intensidad altaIntensidad baja




V0 V

Figura 2


Ahora, cuando el V es negativo, es decir que el gradiente de potencial ejerce una fuerza en dirección contraria al desplazamiento de los electrones que van del cátodo al ánodo, los...