Efecto fotoeléctrico

De Wikillerato

Cuando un metal es irradiado expulsa electrones pero hay una serie de observaciones que la física clásica no podía explicar. Es el llamado efecto fotoeléctrico:

- No se observan electrones cuando la la frecuencia de la radiación está por debajo de un valor que además depende del tipo de metal. Incluso cuando se aumenta la intensidad de la radiación, si la frecuencia está por debajo de este valor límite, no se expulsan electrones.

- La energia cinética de los electrones expulsados aumenta linearmente con la frecuencia de la radiacion incidente pero es independiente de la intensidad de la radiación.

- Siempre que se irradia un metal por encima de la frequencia limite,se emiten electrones, incluso a muy bajas intensidades de radiación.

Albert Einstein explicó el efecto fotoeléctrico en 1905 y por ello ganó el premio Nobel de Físicas en 1921 (en inglés)

El efecto fotoeléctrico se basa en el hecho de que la energía esta distribuida en "paquetes energéticos" que no se pueden dividir. Estos "paquetes" se llaman fotones. La energía del fotón está determinada por la frecuencia de la irradiación: . La energía necesaria para arrancar un electron de un metal será . El valor de depende del metal. Basándonos en la conservación de la energía, podermos escribir: , donde es la constant de Planck.

Si es menor que no se expulsarán electrons. Los fotones de la radiación no tienen la energía suficiente para arrancar electrones del metal. Aumentar la intensidad de la irradiación es aumentar el número de fotones pero la energía del fotón seguirá siendo la misma.

Si es mayor que se expulsarán electrons. La energía cinética de los electrones expulsados será proporcional a la frecuencia de la irradiación. Cuanto más alta sea la frecuencia de la radiación, más energía tendrán los fotones y los electrones expulsados tendrán una mayor energía cinética. Aumentar la intensidad de la radiación implica que más electrones serán expulsados pero la energía cinética a la que serán expulsados seguirá siendo la misma.