efecto fotoelectrico

Efecto Fotoeléctrico y Efecto de Compton


En este artículo se presenta una breve explicación del efecto fotoeléctrico, su desarrollo histórico haciendo referencia a los científicos más importantes para este descubrimiento y sus aportaciones, se exponen las principales características y se nombran algunas de sus aplicaciones.
INTRODUCCIÓN
Conforme avanzaba el siglo XX, empezaron aconocerse algunas particularidades del electrón en fenómenos que asentaron las nacientes teorías de la relatividad y la mecánica cuántica. Entre ellas destacan las manifestaciones conocidas como efecto fotoeléctrico y efecto Compton, dos formas de interacción entre los electrones y la radiación electromagnética.
El objetivo de estas dos teorías es explicar el comportamiento de partículas de tamañomicroscópico, para lo cual se requiere una modificación de las ideas de la humanidad respecto al mundo físico macroscópico.
Diversos desarrollos matemáticos e interpretaciones físicas han sido realizados desde entonces con el mismo objetivo, dar explicación a los fenómenos que ocurren a nivel microscópico y para los cuales las leyes de la física no aplican.
Debido a que las leyes de la físicaclásica predecían una cosa teóricamente, pero la experiencia decía otra, se hizo necesario descartar este método y utilizar la teoría de la relatividad la cual permitió dar explicación a muchos fenómenos, pero no podía explicar todos los enigmas del mundo microscópico, fue entonces cuando nació una nueva teoría, la mecánica cuántica, la cual hizo posible explicar exitosamente el comportamiento de laspartículas de tamaño microscópico.

I. efecto fotoeléctrico
A finales del siglo XIX, mientras se recolectaba información sobre la radiación térmica, algunos experimentos demostraron que una luz incidente sobre ciertas superficies metálicas provoca la emisión de electrones, a esto se le llamó efecto fotoeléctrico.
Los electrones emitidos son llamados fotoelectrones, que son electrones comocualquier otro, llamados así porque han sido emitidos desde un metal debido al efecto fotoeléctrico.
A. HISTORIA
El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, al tratar de probar la teoría de Maxwell sobre la radiación electromagnética, observó que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luzultravioleta que cuando se deja en la oscuridad.
La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck; explicó el efecto fotoeléctrico, postulando que la luz no interactuaba con la materiaen forma de un flujo continuo sino en “cuantos” de energía y momentum (hoy llamados “fotones”), el tamaño de los cuales sería proporcional a la frecuencia de la onda electromagnética.
Más tarde Robert Andrews Millikan tratando de demostrar que la teoría de Einstein era incorrecta, se encontró con que éste estaba en lo cierto, lo que permitió que Einstein y Millikan fueran condecorados con premiosNobel en 1921 y 1923, respectivamente.

B. ARREGLO EXPERIMENTAL
Un arreglo experimental para estudiar el efecto consiste en dos placas metálicas paralelas dentro de una botella a la que se le ha practicado vacío.


FIGURA 1

Estas placas son conectadas a un amperímetro y a una batería con un potenciómetro que permite no sólo variar el potencial entre las placas sino además su signo.Cuando la luz incide sobre E (emisor), se expulsan fotoelectrones de ella, los cuales se desplazan de E hacia C (colector) formando así una corriente.

En la figura 2, se muestra la corriente fotoeléctrica en función de la diferencia de potencial aplicada a dos intensidades de luz. Donde ΔVs es el potencial de frenado.


FIGURA 2

La corriente aumenta con la intensidad, pero con valores...