Interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico
S. Pedreira -2020
Licencia CC BY-SA 4.0
¿Qué sucede cuando una radiación incide sobre una placa metálica?
Einstein plantea que:
La energía de la radiación incidente está cuantizada.
La radiación electromagnética está formada por "paquetes" llamados fotones.
La energía de cada fotón depende de la frecuencia de la radiación.
Constante de Planck
Cada fotón puede interactuar con un electrón del metal entregándole toda la energía que transporta para luego desaparecer.
Esta interacción es similar al choque entre dos partículas.
Al colisionar con el electrón de la placa metálica, el fotón puede entregarle toda su energía. El electrón usará esa energía para:
- escapar del metal (trabajo de extracción, ) y para
- moverse (energía cinética, Ec)
Si la
es decir:
no se emitirán electrones.
La emisión se producirá para un valor de frecuencia, llamada frecuencia umbral, , tal que:
La energía mínima para extraer el electrón, , es un valor característico para cada metal. Por lo tanto, la frecuencia umbral, , también tiene un valor característico para cada metal.
Si ,se emite un electrón de la superficie del metal y además este electrón tendrá energía suficiente para moverse (Conservación de la energía).
La energía de los fotoelectrones depende de:
- la frecuencia de la radiación incidente.
- la energía necesaria para extraer el electrón del metal, .
No hay tiempo de retardo, pues la interacción fotón-electrón es igual al choque de partículas. La transferencia de energía es instantánea.
La energía que transporta cada fotón, , es independiente de la intensidad de la radiación.
Si aumenta la intensidad, aumenta la cantidad de fotones que chocan con la superficie del metal y por tanto se liberan más electrones.
La energía que cada fotón incidente le transfiere a cada electrón es igual, a menos que cambie la frecuencia.
Estas ideas revolucionaron el conocimiento de la época y produjeron un cambio profundo en la forma de ver el mundo
La comunidad científica tardó más de 15 años en validar esta explicación de Einstein para el efecto fotoeléctrico. Estas ideas planteaban un drástico cambio al modelo ondulatorio.
Recuerda que la velocidad de la onda electromagnética es:
Se puede determinar la energía cinética de los electrones en función de la longitud de onda de la luz incidente:
Bibliografía:
- Bonda, E.; Suárez, A. y Vachetta, M. (2010). Electromagnetismo, Cuántica y Relatividad. Uruguay: Ediciones del Mendrugo.Egaña, E; Berruti, M. y González, A. (2014). Interacciones 4. Campos y ondas. Uruguay: Contexto.
- Hewitt, P. (2007). Física conceptual. México: Pearson-Addison Weasley.
- Historia de la mecánica cuántica (s.f.). En Wikipedia.org. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica
- Sánchez, J. M. (2000). Planck, Einstein y los orígenes de l física cuántica. Arbor CLXVII, 659-660, 423-436 pp. Recuperado de: https://www.researchgate.net/publication/44385363_Planck_Einstein_y_los_origenes_de_la_fisica_cuantica
- Efecto fotoeléctrico (s.f.). En Wikipedia. Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotoel%C3%A9ctrico
Imagen:
- Ponor (2020). Photoelectric effect in a solid - diagram. [Imagen]. En Wikimedia commons. Recuperada de https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photoelectric_effect_in_a_solid_-_diagram.svg?uselang=es Licencia CC BY-SA 4.0.
¡Gracias!
Interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico
silvia.pedreira
Created on December 28, 2020
El recurso brinda la explicación dada por Einstein del efecto fotoeléctrico.
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Interpretación de Einstein del efecto fotoeléctrico
S. Pedreira -2020
Licencia CC BY-SA 4.0
¿Qué sucede cuando una radiación incide sobre una placa metálica?
Einstein plantea que:
La energía de la radiación incidente está cuantizada.
La radiación electromagnética está formada por "paquetes" llamados fotones.
La energía de cada fotón depende de la frecuencia de la radiación.
Constante de Planck
Cada fotón puede interactuar con un electrón del metal entregándole toda la energía que transporta para luego desaparecer.
Esta interacción es similar al choque entre dos partículas.
Al colisionar con el electrón de la placa metálica, el fotón puede entregarle toda su energía. El electrón usará esa energía para:
Si la
es decir:
no se emitirán electrones.
La emisión se producirá para un valor de frecuencia, llamada frecuencia umbral, , tal que:
La energía mínima para extraer el electrón, , es un valor característico para cada metal. Por lo tanto, la frecuencia umbral, , también tiene un valor característico para cada metal.
Si ,se emite un electrón de la superficie del metal y además este electrón tendrá energía suficiente para moverse (Conservación de la energía).
La energía de los fotoelectrones depende de:
No hay tiempo de retardo, pues la interacción fotón-electrón es igual al choque de partículas. La transferencia de energía es instantánea.
La energía que transporta cada fotón, , es independiente de la intensidad de la radiación.
Si aumenta la intensidad, aumenta la cantidad de fotones que chocan con la superficie del metal y por tanto se liberan más electrones.
La energía que cada fotón incidente le transfiere a cada electrón es igual, a menos que cambie la frecuencia.
Estas ideas revolucionaron el conocimiento de la época y produjeron un cambio profundo en la forma de ver el mundo
La comunidad científica tardó más de 15 años en validar esta explicación de Einstein para el efecto fotoeléctrico. Estas ideas planteaban un drástico cambio al modelo ondulatorio.
Recuerda que la velocidad de la onda electromagnética es:
Se puede determinar la energía cinética de los electrones en función de la longitud de onda de la luz incidente:
Bibliografía:
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