EL EFECTO FOTOELÉCTRICO
Este era otro de los fenómenos que la física clásica no era capaz de explicar. Fue Albert Einstein el que consiguió explicarlo, usando la idea de Planck, de la cuantización de la energía, aplicándola a la radiación electromagnética. Por este trabajo Einstein recibió el premio Nobel, aunque mucha gente piense que fue por su teoría de la relatividad.
El efecto fotoeléctrico consiste en que al iluminar una placa metálica con luz puede conseguirse que se arranquen electrones del metal.
El estándar de aprendizaje evaluable que hace referencia al efecto fotoeléctrico dice lo siguiente:
“Compara la predicción clásica del efecto fotoeléctrico con la explicación cuántica postulada por Einstein y realiza cálculos relacionados con el trabajo de extracción y la energía cinética de los fotoelectrones”.
La predicción clásica la tenéis en el recuadro del margen izquierdo de la página 276 de vuestro libro. Resumiendo es que con luz de una intensidad suficiente se deberían poder arrancar electrones, pero la realidad era que si la luz no tenía una frecuencia determinada (llamada frecuencia umbral, f0) no había manera de hacerlo, por muy intensa que fuera la luz. A partir de esa frecuencia la emisión de electrones sí era proporcional a la intensidad de la radiación.
Einstein supuso que la luz estaba formada por pequeños paquetes de energía llamados fotones o cuantos. La energía de uno de ellos sería E = h · f. Si esta energía es suficiente, el electrón puede escapar de la superficie del metal. Se llama trabajo de extracción, Wextracción (o función trabajo) a la energía mínima que deben tener los fotones de la radiación para provocar efecto fotoeléctrico. Cuanto mayor sea la intensidad de esta radiación mayor será la cantidad de electrones emitidos.
Cuando la energía del fotón supera el valor del trabajo de extracción, el exceso de energía se transforma en energía cinética del electrón:
Con esta fórmula podemos hacer los cálculos a los que se refiere el estándar de aprendizaje mencionado arriba. Podemos calcular la velocidad con la que van a salir los electrones, o la frecuencia necesaria para extraerlos con una determinada velocidad, o el trabajo de extracción (que es lo mismo que decir la frecuencia umbral).
Para practicar con esa expresión vamos a hacer las actividades 8, 9, 10 y 11 (páginas 278-279).
Para saber si una radiación podrá producir efecto fotoeléctrico hay que ver si la energía de esos fotones es igual o superior al trabajo de extracción.
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