Efecto fotoelectrico

IX. EINSTEIN Y EL EFECTO FOTOELÉCTRICO

DURANTE varios años después de la publicación del trabajo de Planck no se hizo nada con respecto a la hipótesis de la cuantización que había introducido.
En 1905, Albert Einstein publicó un trabajo llamado "Sobre un punto de vista heurístico concerniente a la producción y transformación de luz", más conocido como el trabajo sobre el efectofotoeléctrico. Fue en este mismo año que Einstein publicó sus otros dos celebrados trabajos: uno en el que presentó la teoría de la relatividad especial y otro en el que trató acerca del movimiento browniano.
Planck había considerado que la energía de las partículas que forman las paredes de la cavidad que produce la radiación de cuerpo negro solamente podía ser emitida o absorbida en múltiplos enteros de uncuanto o elemento de energía. Es más, llegó a esta hipótesis como una argucia matemática, sin mayor realidad física, para poder obtener la distribución que ya había encontrado usando argumentos empíricos de naturaleza puramente termodinámica.
Fue Einstein el primero que, con su trabajo de 1905, dio significado físico a la hipótesis de la cuantización de la energía.
A Planck nunca se le ocurrió laidea de extender la hipótesis de la cuantización a la radiación, es decir, no se le ocurrió suponer que la radiación electromagnética tenía carácter discreto.
La idea de que la luz (y más generalmente la radiación electromagnética) estuviera compuesta por un conjunto de partículas había sido propuesta por Newton, como se vio en el capítulo V. Sin embargo, como también se vio, existen en lanaturaleza fenómenos como la interferencia y la difracción que solamente se pueden explicar si la radiación es de naturaleza ondulatoria.
Einstein en su trabajo sugirió que la suposición de que la luz está formada de cuantos discretos de energía podía ser aplicada a algunos fenómenos que la teoría ondulatoria de la luz no podía explicar, como por ejemplo, la fluorescencia y el efecto fotoeléctrico.Con respecto a la fluorescencia, Einstein sugirió la explicación siguiente. Cada cuanto de radiación o fotón al ser absorbido por los átomos de la sustancia fluorescente (figura 27) estimula la emisión de uno o más fotones. La suma de las energías de los fotones emitidos tiene que ser igual a la energía del fotón absorbido, ya que la energía se debe conservar. Por tanto, si por ejemplo se reemitendos fotones, éstos deben compartir sus energías de tal manera que su suma sea igual a la del fotón absorbido. Lo cual significa que la energía de cada fotón emitido es menor que la del absorbido. Tomando en cuenta que la energía de un fotón es proporcional a su frecuencia, lo anterior significa entonces que la frecuencia de la radiación emitida será menor que la de la radiación absorbida. Éste esjustamente el resultado experimental que ya se había obtenido anteriormente, en particular por Stokes, y que no se había podido explicar con base en la teoría de Maxwell.



Figura 27. Así explica Einstein la fluorescencia. Un átomo absorbe un fotón y luego emite dos o más fotones. De este modo, la energía que absorbió (la del fotón incidente) la comparten los dos fotones emitidos.
Esteacuerdo apoya el modelo de Einstein en el cual los cuantos de luz, o fotones, se absorben o emiten en unidades enteras.
Con respecto al efecto fotoeléctrico, Einstein escribió en su trabajo:
La concepción usual, de que la luz está distribuida continuamente en el espacio en el que se propaga, encuentra dificultades muy serias cuando uno intenta explicar los fenómenos fotoeléctricos, tal como losapuntó Lenard en su trabajo pionero.

De acuerdo con el concepto de que la luz incidente consiste de cuantos de energía de magnitud igual al producto de la constante de Planck h por la frecuencia de la luz, sin embargo, uno puede concebir la expulsión de electrones por la luz de la manera siguiente. Cuantos de luz penetran la capa superficial del cuerpo (figura 28) y su energía se transforma, por...