Unidad 6: Física Moderna.

1. Crisis de la Física clásica.

2. Hipótesis de Planck.

3. Efecto fotoeléctrico.

4. Dualidad onda-corpúsculo.

5. principio de incertidumbre.

6. Mecánica cuántica.

7. La luz una onda electromagnética.

8. Materiales.

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.

Vamos a repetir el experimento que llevó a Einstein a cambiar nuestra visión del mundo.

Ejercicio 2: Entra en la simulación del efecto fotoeléctrico de Educaplus, y experimenta. Realiza los siguientes experimentos:

• Para la misma longitud de onda, ve cambiando el material del que esté hecha la placa. ¿Qué ocurre?
• Elige una longitud de onda para la que se emitan electrones con una placa de litio. Cambia la intensidad de la luz aumentando y disminuyendo. Explica qué ocurre.
• Indica la longitud de onda que es necesaria para emitir electrones en una placa de sodio, rubidio, cesio, calcio y uranio. Indica las diferencias qué observas.

Uno de los aspectos particulares del efecto fotoeléctrico que mayor confusión creó fue el que la distribución de la energía en los electrones emitidos es independiente de la intensidad de la luz. Un haz de luz intenso da lugar a más fotoelectrones que uno débil, pero la energía media de los electrones es la misma. Estas observaciones no se pueden entender en el marco de la teoría electromagnética de la luz.

Igualmente extraño es que la energía de los fotoelectrones dependa de la frecuencia de la luz empleada. A frecuencias por debajo de cierta frecuencia crítica caracteristica de cada metal, no se emite ningún fotoelectrón. Por encima de este umbral de frecuencia, los fotoelectrones tienen un márgen de energía que va de 0 a un determinado valor máximo. Este valor máximo aumenta linealmente con la frecuencia. Por debajo del umbral de frecuencia no hay fotoemisión.

En 1905 A. Einstein pudo explicar el efecto fotoeléctrico basándose en la hipótesis de Planck. Para esto Einstein suponía que la radiación electromagnética esta formada de paquetes de energía, y que dicha energía depende de la frecuencia de la luz.

No todos los fotoelectrones tienen la misma energía ya que algunos se emiten desde sitios más profundos y el trabajo que hay que realizar para arrancarlos del metal (función de trabajo) es mayor.

A estos paquetes de energía se les denominó posteriormente fotones. De esta manera se puede explicar perfectamente el efecto fotoeléctrico.