Cuando la luz incide en la superficie de un
material limpio, se emiten electrones desde esa superficie bajo ciertas
condiciones específicas. Este fenómeno es bien conocido como el efecto fotoeléctrico.
Los electrones se llaman fotoelectrones. Cuando la luz incide en la superficie,
los electrones del material obtienen suficiente energía de la luz para superar
la función de trabajo del material y, por lo tanto, se emite desde la
superficie.
¿Qué es la función de trabajo?
Se define como la energía mínima requerida para eliminar un electrón de su capa (la capa más externa del átomo). Se mide en eV ( Electron-volt ). Según la física clásica, el número de electrones emitidos y su impulso es independiente de la frecuencia con la que la luz incide en el material, pero depende de la intensidad de la energía de la luz incidente.
Pero en el experimento real no se pudo observar esta afirmación de la física clásica. En cambio, se observa que para una intensidad de luz incidente particular, la energía cinética de los electrones emitidos varía con la variación de la frecuencia de la luz incidente. Eso significa que si la frecuencia de la luz incidente cambia sin cambiar su intensidad, entonces la energía cinética de los electrones o fotoelectrones emitidos también cambia.
¿Qué son los fotones
electrónicos?
Cuando la energía de luz de suficiente intensidad incide en una superficie de material, algunos electrones del material muy cerca de la superficie, obtienen suficiente energía para superar la función de trabajo del material y se emiten desde la superficie con energía cinética. Estos electrones emitidos se llaman fotoelectrones. También se observa que, por encima de cierta frecuencia de la luz incidente, es mejor decir que los electrones comienzan a emitir. Esta es la frecuencia mínima de luz incidente por debajo de la cual no se producen fotoelectrones.Pero por encima de esta frecuencia mínima, la energía cinética de los electrones varía linealmente con la frecuencia. También se observa que cuando se cambia la intensidad de la luz incidente manteniendo constante su frecuencia, la tasa de emisión de fotoelectrones cambia en consecuencia, pero la energía cinética máxima de los electrones permanece sin cambios. En 1900, los físicos alemanes Max Karl Ernst Ludwig Planck declararon que la radiación de calor de la superficie de un cuerpo caliente tiene la forma de un paquete discreto de energía y estos paquetes de energía se llaman cuantos . Esta cantidad de energía que consiste en un único quanta o paquete de energía emitido es hf donde f es la frecuencia de radiación y h es la constante llamada constante de Planck que es la cantidad de energía,
La energía cuántica es proporcional a la frecuencia de radiación. El valor de la constante de Planck es
En 1905, otro famoso físico alemán, Sir Albert
Einstein, afirmó que la luz también consiste en un paquete de energía y estos
paquetes se denominaron fotones. El contenido de energía en el fotón también
viene dado por la misma ecuación y es
E = hf o E proporcional a f. La única diferencia es que aquí la frecuencia es la frecuencia de la luz. Según esta teoría, cuando una luz incide en la superficie de un material, los fotones con suficiente energía (cuando la frecuencia es suficiente como E proporcional a la frecuencia) golpean electrones en la superficie del material. Los electrones obtienen suficiente energía para ser eliminados de la superficie, después de superar la función de trabajo del material. El resto de la energía en un fotón se consume para obtener la energía cinética del electrón. La energía cinética máxima de un electrón se puede representar como
E = hf o E proporcional a f. La única diferencia es que aquí la frecuencia es la frecuencia de la luz. Según esta teoría, cuando una luz incide en la superficie de un material, los fotones con suficiente energía (cuando la frecuencia es suficiente como E proporcional a la frecuencia) golpean electrones en la superficie del material. Los electrones obtienen suficiente energía para ser eliminados de la superficie, después de superar la función de trabajo del material. El resto de la energía en un fotón se consume para obtener la energía cinética del electrón. La energía cinética máxima de un electrón se puede representar como
Donde, hf 0 es la función de trabajo o la energía mínima
requerida para eliminar el electrón. h 0 es la frecuencia mínima de luz incidente por
debajo de la cual no se elimina ningún electrón de la superficie. La energía de los fotones o la energía que consiste en un fotón de
una luz particular es proporcional a la frecuencia de esa luz y, por lo tanto,
es inversamente proporcional a la longitud de onda de la onda de luz.
