El efecto fotoeléctrico fue explicado por Albert Einstein que se trata de un comportamiento especial de los metales, que consiste en la emisión de electrones cuando se iluminan con luz de cierta frecuencia.
El efecto fotoeléctrico puede explicarse clásicamente ateniéndose a un modelo ondulatorio de las ondas electromagnéticas: si se ilumina una placa metálica con luz de una frecuencia y cuando las ondas electromagnéticas "chocan" con un electrón del metal. se tiene que este comienza a oscilar absorbiendo la energía de las ondas.
Cuando la energía absorbida por el electrón es suficiente para escapar de la placa metálica, se obtiene el efecto fotoeléctrico. De acuerdo este modelo clásico, como características del efecto fotoeléctrico, se tendrían:
- El efecto es posible para todas las frecuencia de radiación.
- La energía adquirida por los electrones en dicho efecto es proporcional a la intensidad del haz con el que se ilumina.
Para comprobar estas predicciones se utilizo un dispositivo o fotocelda, en donde fuera posible llevar un registro de los cambios de la corriente producida por el efecto fotoeléctrico, en función de la frecuencia de la radiación incidente. Los resultados obtenidos con dicho dispositivo, contradecían totalmente las predicciones clásicas. Es decir, mostraban que la energía de los electrones no era proporcional a ala intensidad de la luz y sobre todo, para cada material existe un rango de frecuencias luminosas para las que solo es posible el efecto fotoeléctrico después de cierta frecuencia umbral. Dos características que, otra vez, desafiaban la teoría clásica de la radiación.
Es en este punto donde surge la explicación de A. Einstein, que tiene como característica principal el uso de la hipótesis de Planck. Es decir, postulando que la radiación absorbida por los electrones tiene la forma E= h v, donde h es de nuevo la constante de Planck y v la frecuencia de radiación incidente sobre la placa.
A esta energía elemental de radiación, se le dio el nombre de fotón, y se utiliza para referirse a cantidades elementales de radiación electromagnética. De acuerdo a esa explicación el efecto fotoeléctrico solo es posible si la frecuencia de la radiación incidente corresponde a la energía mínima que necesita el electrón para dejar el átomo. Además, este modelo explica por qué la independencia de la energía de los electrones de la intensidad de la luz; a más intensidad incidente en la placa, mayor cantidad de electrones son despegados de ésta, sin embargo, la energía con la que salen depende sólo de la energía hv del fotón incidente y por tanto para una frecuencia (v) fija, dicha energía es constante.
La solución de Einstein implicaba que la llamada hipótesis de Planck, representaba, más que un postulado adicional, una característica esencial de los sistemas microscópicos en cuanto se refiere a los procesos de absorción y emisión de radiación. Es por eso que el efecto fotoeléctrico ocupa un lugar tan importante dentro de la historia de la teoría cuántica al reafirmar la naturaleza diferente de los fenómenos microscópicos con respecto al mundo macroscópico.
Los electrones emitidos al iluminar el cátodo originan una corriente eléctrica de intensidad I al chocar con el ánodo. La intensidad medida es proporcional al número de electrones arrancados. El número de electrones que alcanzan el ánodo se mide por la corriente que circula por el amperímetro. El W necesario para arrancar el electrón del metal depende de su energía de enlace. La energía más pequeña recibe el nombre de trabajo de extracción Wo.
Si el ánodo es positivo, atraerá a los electrones. Para un cierto ΔV =, todos los electrones emitidos llegaran al ánodo y conoceremos la intensidad I proporcional al número total de electrones.
Si el ánodo es negativo, los electrones serán repelidos y solo llegaran al otro extremo aquellos que
tengan una energía cinética inicial suficiente para vencer el potencial de repulsión.
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