lunes, 21 de mayo de 2007

El efecto fotoeléctrico

El efecto Fotoeléctrico se basa en la emisión de electrones desde una superficie, por la acción de la luz.

Un poco de historia.

Fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. Hertz establece básicamente que electrones de una superficie metálica pueden escapar de ella si adquieren la energía suficiente suministrada por luz de longitud de onda lo suficientemente corta.
J. Hallwachs y P. Lenard estudiaron también este efecto años después.

Principios básicos que rigen el efecto fotoeléctrico:

  1. No hay emisión de electrones si la frecuencia de la luz incidente cae por debajo de la frecuencia umbral que es una característica del metal iluminado.
  2. El efecto se observa si la frecuencia de la luz excede la frecuencia umbral, y el número de fotoelectrones emitidos es proporcional a la intensidad de la luz; sin embargo, la energía cinética máxima de los fotoelectrones es independiente de la intensidad de la luz, lo cual es posible explicar con los principios de la física clásica.
  3. La energía cinética máxima de los fotoelectrones se incrementa con el aumento de la frecuencia de la luz.
  4. Los electrones de la superficie se emiten casid e manera instantanea, incluso a bajas intensidades. Desde el punto de vista clásico se esperaría que los electrones requirieran algún tiempo para absorber la radiación incidente, antes de que alcancen la energía cinética necesaria que les permita escapar de la superficie del metal.

La fórmula fotoeléctrica de Einstein



Einstein logró explicar con éxito el efecto fotoeléctrico mediante la suposición de que la energía del haz luminoso viaja a través del espacio en paquetes llamados fotones. Los fotones corresponden a la radiación con frecuencia γ.

Por su parte Planck creía que la luz, aunque se emitía de la fuente en forma discontinua, viajaba a través del espacio como una onda electromagnética. La hipótesis de Einstein sugiere que la luz que viaja a través del espacio no se comporta como una onda, sino como una partícula.
Según Einstein, la energía de los electrones liberados es:

Kmax = hγ - Ø

Kmax= ½ mv² = energía cinética máxima

donde es la energía del fotón, y Ø es la función trabajo.


Efecto fotoeléctrico externo
En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre dicha superficie.



















Ésta animación corresponde a un montaje en el que la radiación incide sobre un cátodo y libera electrones que llegan a la otra placa (ánodo)





En el siguiente video se muestra un resumen de la explicación anteriormente presentada del efecto fotoelectrico: