Descubrimiento del efecto fotoeléctrico
El fenómeno de que una superficie (típicamente metales alcalinos) cuando se expone a la radiación electromagnética (luz visible) emite electrones, fue descubierta por Hertz y Hallwachs en 1887 durante experimentos con un generador de chispas. Hertz descubrió que la sensibilidad de su dispositivo de chispa se puede aumentar mediante la exposición a la luz visible o ultravioleta y que la luz obviamente tenía algún efecto eléctrico. No siguió investigando este efecto. Poco después del descubrimiento de Hertz en 1899, el físico inglés JJThomson mostró que la luz ultravioleta, que cae sobre la superficie del metal, desencadena la emisión de electrones desde la superficie. En 1902, el físico húngaro Philipp Lenard realizó las primeras mediciones cuantitativas del efecto fotoeléctrico.. Observó que la energía de los electrones emitidos individuales aumentaba con la frecuencia de la luz (que está relacionada con el color).
Si bien esto es interesante, es difícilmente explicable por la teoría clásica de la radiación electromagnética que supone la existencia de un medio estacionario (el éter luminífero) a través del cual se propaga la luz. Investigaciones posteriores sobre el efecto fotoeléctrico resultan en el hecho de que estas exploraciones no se ajustaban a la teoría clásica de la radiación electromagnética. En 1905, Albert Einstein publicó cuatro documentos innovadores sobre el efecto fotoeléctrico , el movimiento browniano , la relatividad especial y la equivalencia de masa y energía. Estos artículos fueron publicados en la revista Annalen der Physiky contribuyó significativamente a la fundación de la física moderna. En el documento sobre el efecto fotoeléctrico ( «En un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz» ) resolvió la paradoja describiendo la luz como compuesta de cuantos discretos (en alemán: das Lichtquant), en lugar de ondas continuas. Esta teoría fue construida. según la teoría de la radiación del cuerpo negro de Max Planck, que supone que la energía luminosa puede ser absorbida o emitida solo en cantidades discretas, llamadas cuantos . La energía del fotón en cada cuanto de luz es igual a su frecuencia (ν) multiplicada por una constante conocida como la constante de Planck (h) , o alternativamente, usando la longitud de onda (λ) y la velocidad de la luz (c) :
E = hc / λ = hν
Cada fotón por encima de una frecuencia umbral (específica para cada material) tiene la energía necesaria para expulsar un solo electrón, creando el efecto observado. La teoría de Einstein predice que la energía cinética máxima del electrón emitido depende solo de la frecuencia de la luz incidente y no de su intensidad . Brillar el doble de luz (alta intensidad) da como resultado el doble de fotones y la liberación de más electrones, pero la energía cinética máxima de esos electrones individuales sigue siendo la misma. La experimentación en el efecto fotoeléctrico fue llevada a cabo ampliamente por Robert Millikan en 1915, Robert Millikan demostró que la predicción de Einstein era correcta. Este descubrimiento contribuyó a la revolución cuántica en física y le valió a Einstein el Premio Nobel de Física en 1921.
Efecto fotoeléctrico con fotones del espectro visible en la placa de potasio – umbral de energía – 2eV
El éter luminífero. Se planteó la hipótesis de que la Tierra se mueve a través de un «medio» de éter que transporta la luz. Ha sido reemplazado en la física moderna por la teoría de la relatividad y la teoría cuántica.
Fuente: wikipedia.org
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