(cuantos). Einstein usó el concepto del fotón, para explicar el efecto fotoeléctrico, el cual se describe a continuación.
explicación del efecto fotoeléctrico, Einstein ganó el premio Nobel en Física en 1921. Muchas veces se nos hace difícil comprender este concepto, especialmente el considerar a los fotones como “cuantos”; algunos autores ejemplifican este concepto como al usar una lámpara que se enciende y se apaga, al hacerlo muy rápidamente en un momento se podría producir la cantidad de energía más pequeña posible, , correspondiente a un solo fotón de luz (Fig. 17).
Se conoce al efecto fotoeléctrico como la expulsión de electrones de la superficie de un metal o de otro material cuando la luz impacta sobre él. Los electrones son expulsados, únicamente cuando la frecuencia de la luz excede cierto valor límite característico de ese metal en particular. Einstein asumió que un electrón es expulsado cuando es alcanzado por un solo fotón, y, no importan cuántos fotones alcancen ese electrón, si no tiene la suficiente energía, el electrón no puede ser expulsado. Es decir, el fotón debe poseer la energía suficiente para superar las fuerzas de atracción del átomo de ese metal (Fig. 16).
Figura 17. Una aplicación del efecto fotoeléctrico es el funcionamiento de las puertas automáticas. En estas se usa un rayo de luz y un aparato fotoeléctrico conocido como fotocelda. Según el rayo de luz llega a la fotocelda, por el efecto fotoeléctrico se generan suficientes electrones para producir una corriente eléctrica. Cuando una persona se aproxima a la puerta, se bloquea el rayo de luz, la corriente es interrumpida y se genera una señal para que la puerta se abra. Otros usos involucran a los paneles solares, las calculadoras “solares”, las luces que se activan por movimiento, etc.
Figura 16. Modelo simplificado del efecto fotoeléctrico: cuando la radiación electromagnética con suficiente energía choca contra la superficie de un metal que se encuentra dentro de un tubo al vacío, los electrones son expulsados del metal creando una corriente eléctrica.
Cuando un fotón colisiona con un átomo del metal, la energía del fotón ( ) es absorbida por el electrón, y según Einstein, el fotón cesa de existir como partícula, y se dice que es “absorbido”, es decir, transfiere su energía al electrón del metal.
PROBLEMA 2 La luz ultravioleta tiene una frecuencia de 2.73 x 1016 s-1 y la luz amarilla tiene una frecuencia de 5.26 x 1014 s-1. Calcule la energía en Joule, de un fotón de luz ultravioleta y luz amarilla.
De lo anterior, no queda más que concluir, que el concepto de onda y partícula son partes inherentes del concepto de la luz. A esto se le conoce como la dualidad onda partícula, expresada en la ecuación que se describió anteriormente, ; ni la onda ni la partícula describen aisladamente a la luz. Por la
1) Análisis: Debemos encontrar la energía E de cada fotón, dada su frecuencia. 2) Estrategia: Podemos usar la frecuencia para calcular la energía de cada fotón, de
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