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EL EFECTO FOTOELÉCTRICO
Los fotones son las partículas “fundamentales” de la luz, así como los electrones son las partículas fundamentales de la materia, esta analogía es la que sirvió para realizar el descubrimiento del carácter cuántico de la luz. Por esta misma analogía, años después, De Broglie desarrolló la teoría que formula que la materia también tiene un carácter ondulatorio. Lacarga eléctrica y la energía tienen una estructura granular (está formada por cuantos), al igual que la materia.

Primeramente debemos tener en cuenta que todos los metales emiten electrones. Al exponer un metal a una luz homogénea, de una determinada longitud de onda, el metal emite electrones.

Supongamos que lo exponemos a una luz homogénea de color violeta (de determinada longitud deonda), se ha comprobado mediante mediciones que el metal emite electrones los cuales llevan cierta velocidad y por lo tanto, energía cinética. Por el principio de conservación de la energía, sabemos que la energía que lleva el electrón debe venir de otra fuente de energía ¿De donde gana esta energía el electrón?. Esta fuente de energía es la luz. La luz incide en el metal provocando que este desprendaelectrones.

Ahora, ¿qué pasa si aumentamos la intensidad de la luz pero dejamos constante la longitud de onda?, ¿no es de esperarse que los electrones salgan con mayor energía?. Eso es lo que esperamos, pero esto no es lo que sucede, pues, sorprendentemente, todos los electrones salen con la misma velocidad y energía.

¿Y qué pasa si aumentamos la longitud de onda? Experimentalmente, sedemuestra que al exponer el metal a una luz homogénea roja (mayor longitud de onda que el color violeta), la energía y velocidad con que salen los electrones es la mitad de la energía producida por el color violeta.

La explicación al fenómeno fotoeléctrico la podemos hacer con la teoría cuántica de la luz. Imaginémonos que la luz está compuesta de una cantidad infinita de paquetes de energíallamados cuantos, al chocar la luz con el metal, cada cuanto choca con un electrón y lo arranca del metal. Si aumentamos la intensidad de la luz aumentan la cantidad de cuantos, pero no aumenta la energía con que desprenden al electrón, razón por la cual los electrones salen con la misma velocidad y energía. En cambio, si incrementamos la longitud de onda, los cuantos llegan con menor energía, y por lotanto, los electrones se desprenden con menos velocidad

A finales del siglo XIX una serie de experimentos pusieron de manifiesto que la superficie de un metal emite electrones cuando incide sobre él luz de frecuencia suficientemente elevada (generalmente luz ultravioleta) Este fenómeno se conoce como efecto fotoeléctrico. Se trata de otro fenómeno que, al igual que la radiación de cuerpo negro,también involucra la interacción entre la radiación y la materia. Pero esta vez se trata de absorción de radiación de metales

Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894), científico alemán, fue el primero en observar el efecto fotoeléctrico, en 1887, mientras trabajaba en la generación de ondas de radio. Informó esta observación pero no se dedicó a explicarla.

Al incidir luz ultravioleta sobre elcátodo metálico (fotocátodo) se detecta el paso de una corriente eléctrica. Se trata de electro­nes que abandonan el cátodo (colector) y se dirigen al ánodo a través del vacío dentro del tubo. Los electrodos se hallan conec­tados a una diferencia de potencial de sólo unos pocos voltios.
 

 
Estas observaciones no se pueden entender en el marco de la
Teoría electromagnética de la luz.
La teoríaelectromagnética clásica considera que la radiación de mayor intensidad (o brillo, si es visible), que corresponde a ondas de mayor amplitud, transporta mayor energía. Esta energía se halla distribuida uniformemente a lo largo del frente de onda. La intensidad es igual a la energía que incide, cada unidad de tiempo, en una unidad de superficie.








Uno de los aspectos particulares...