LUZ COMO PARTICULA

DUALIDAD
ONDA PARTÍCULA

FLORENCIO PINELA - ESPOL

1

08/08/2009

Dualidad Onda-Partícula
Colector
A

vacío
electrones
S1

+

Superficie Metálica

Vstop

3,5

S2

Vstop (v)

3
2,5
2

f0

1,5
1
0,5
0
0

5

10

f (x1014 Hz)

15

Dualidad Onda-Partícula para
luz y materia






Sorpresa: !A inicios de 1900, se descubrió que
la luz tenían propiedades similares a las
partículas en algunassituaciones!
De igual forma, la “materia” (electrones, protones,
etc.) se descubrió que exhibía propiedades similares
a las “ondas” bajo ciertas circunstancias
Estos dos descubrimientos revolucionaron la
ciencia y la tecnología.

¿Cuál es la evidencia?

Efecto Fotoeléctrico (1)
• Si usted ilumina con luz
una superficie metálica, se
desprenderán electrones
– Realice el experimento en
vacio
– Mida elflujo de electrones
con un amperímetro, A

Luz Incidente
(frecuencia variable f)
Colector
A

electrones
Superficie Metálica

+

vacío

V

Efecto Fotoeléctrico (1)
PUNTO DE VISTA CLÁSICO


Luz Incidente
(frecuencia variable f)

¿Como dependerá la corriente de
I y f? Deberíamos esperar

Incrementando la intensidad I
debería incrementar la corriente.
(Incrementando el campo eléctrico E,
la fuerza sobrelos electrones, F = eE,
se incrementa, dando lugar a un
incremento en los electrones que se
desprenden del metal.)

Colector
A

electrones
Superficie Metálica

+

V

vacío

Incrementando la frecuencia f no debería variar mucho. A lo mejor
una disminución en la corriente debido a las rápidas oscilaciones.
Con luz débil, debería haber un retraso en tiempo antes de que la
corriente empiece a fluir(hasta alcanzar suficiente energía)

Efecto Fotoeléctrico (2)


Experimento 1: Mida la máxima
energía de los electrones
desprendidos




Luz Incidente
(frecuencia variable f)

Conecte el “colector” a un potencial
negativo para repeler los electrones
desprendidos de la placa metálica
Incremente el voltaje negativo hasta
que el flujo de electrones
desprendido decrece a cero.
electrones
(Corriente= 0 a V = Vstop)


Mida Vstop este valor nos da la
energía cinética máxima de los
electrones, ECmax = eVstop.

Colector
A

Superficie Metálica

+

vacío

Vstop

El Resultado:

El “voltaje de frenado” es independiente de la intensidad
de la luz!
Por lo tanto, incrementando I NO incrementa la EC !

Efecto Fotoeléctrico (3)
Experimento 2: Grafique la
energía máxima vs. f

Vstop (v)



LuzIncidente
(frecuencia variable f)

3

Colector

2

A

f0

1

electrones

0
0

5

10

f (x1014 Hz)





15

Superficie Metálica

El resultado:

+

vacío

Vstop

El voltaje de frenado Vstop (y la energía cinética máxima de los
electrones) decrece al disminuir la frecuencia f (dependencia lineal).
Por debajo de una cierta frecuencia fo, NO se emiten electrones aun
para luz muy intensa! Clásicamente notiene sentido: Incrementando E
debería tener algún efecto.

Efecto Fotoeléctrico (4)

Luz Incidente
(frecuencia variable f)

Vstop (v)

3
2

f0

1

A

1

0
0

f

Colector

pendiente

h/e

5

10

(x1014

Hz)

15

electrones
Superficie
Metálica

+
vacío

Vstop

Resumen de resultados:
 La energía de los electrones emitidos depende de la frecuencia, no de
la intensidad
 Los electrones tienen laprobabilidad de ser emitidos inmediatamente
 Los electrones NO son emitidos para frecuencias debajo de f0
h constante de Planck (medida aquí)

K max

e Vstop

hf

es la “función de trabajo”

Efecto Fotoeléctrico (4)
Resumen de resultados:
 La energía de los electrones
emitidos depende de la frecuencia,
no de la intensidad
 Los electrones tienen la
probabilidad de ser emitidos
inmediatamente
 Loselectrones NO son emitidos
para frecuencias debajo de f0

K max

e Vstop

hf

Luz Incidente
(frecuencia variable f)
Colector
A

electrones
Superficie
Metálica

+
vacío

Vstop

h constante de Planck (medida aquí)
es la “función de trabajo”

Conclusión: La luz viene en “paquetes” de energía

con Efotón = hf

Fotones !

h = 6.626 x 10-34 J • s

Incrmentando I simplemente incrementa el # de fotones,...