Ondas y particulas

ONDAS Y PARTÍCULAS |
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La física clásica, consolidada durante el siglo XIX, dio paso con el cambio de siglo a una física diferente que alcanzaba la explicación de nuevos fenómenos. En el dominio de lo muy pequeño esa nueva física recibió el nombre de física cuántica.
La física cuántica admite la existencia de una relación doble o dual entre partículas y ondas que sólo se hacemanifiesta en el mundo de lo microscópico. La luz es onda, pero también corpúsculo y, a su vez, la materia, a ese nivel, está formada por partículas que se comportan como ondas.
La teoría electromagnética de Maxwell no sólo había reunido la electricidad y el magnetismo en un solo cuerpo de conocimientos, sino que además explicaba cuál era la naturaleza de la luz y el porqué de su comportamiento; de estemodo también la óptica era incorporada a esta nueva teoría.
Einstein estudió el efecto de la radiación luminosa sobre determinados materiales, y estableció que la luz estaba formada por una sucesión de cuantos elementales con una energía capaz de extraer electrones externos de algunos átomos cuando chocaban contra ellos. Esos corpúsculos de energía luminosa fueron bautizados como fotones.
Laaparición del concepto de cuanto
Durante la segunda mitad del siglo XIX el problema de la emisión y de la absorción de luz por la materia atrajo la atención de los físicos de la época. A partir de cuidadosos análisis de la luz emitida por diferentes cuerpos se llegó a la conclusión de que a una temperatura dada, un cuerpo caliente emite radiación en una amplia gama de longitudes de onda, pero condiferente intensidad. Así, una varilla de hierro incandescente parece roja simplemente porque para esa longitud de onda la intensidad de emisión es máxima y el color rojo predomina con mucho sobre el resto de los colores.
Ondas que son partículas |
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El efecto fotoeléctrico
 
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Durante sus experiencias sobre producción y detección de ondas electromagnéticas, Hertz fue el primero enobservar que cuando una lámina de cinc se ilumina con luz ultravioleta se carga eléctricamente. Este fenómeno fue observado posteriormente en otros metales utilizando luz visible y recibió el nombre de efecto fotoeléctrico.
Desde el punto de vista de la física clásica la explicación del efecto fotoeléctrico parecía sencilla. Las ondas luminosas transportan energía que pueden comunicar a los átomossituados en la superficie de estos metales y acumularse en los electrones, aumentando su agitación. Cuando ésta sea suficiente, el electrón escapará del metal y éste quedará cargado positivamente.
Sin embargo, un estudio experimental detallado del efecto fotoeléctrico revelaría pronto que esta explicación no daba cuenta de los hechos observados. El dispositivo empleado permitía frenar a voluntadlos electrones emitidos por la superficie metálica iluminada y determinar así su energía cinética. Para un potencial de frenado V dado, un miliamperímetro medía la corriente de electrones en el circuito. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:
a. Para cada metal existe una frecuencia crítica de la luz incidente o frecuencia umbral fo por debajo de la cual ningún electrón es emitidocualquiera que sea la intensidad luminosa empleada. Así, por ejemplo, si se elige una placa de cinc y se ilumina con luz roja intensísima, el miliamperímetro no detecta efecto alguno. Sólo cuando se emplea luz ultravioleta es posible provocar en el cinc el efecto fotoeléctrico.
b. Por encima de esta frecuencia umbral la energía cinética de los electrones emitidos por el metal, o fotoelectrones,aumenta linealmente con la frecuencia de la radiación empleada, siendo independiente de la intensidad. Si la frecuencia umbral corresponde al infrarrojo, una luz azul tenue (mayor frecuencia y menor intensidad) arrancaría electrones más energéticos que otra de color rojo brillante (menor frecuencia y mayor intensidad).
c. La intensidad luminosa afecta únicamente al número de electrones...