ensayoG8N27

Nombre: Rafael Navarro Nieto (G8-N27)
“El presente trabajo es de mi autoría, cumpliendo
con los requerimientos del profesor Villalobos y
haciendo uso de bibliografía referenciada al final del
ensayo, respetando derechos de autor.”
ROMPIENDO EL PARADIGMA -EVOLUCIÓN DEL CONOCIMIENTOA través de propuestas innovadoras y revolucionarias, paradigmas del pasado totalmente
dogmatizados se transforman y ajustan a la realidad de los acontecimientos, a la luz de la
verdad implícita en los hechos. Albert Einstein, consiente de esta premisa, se propuso
explicar el efecto fotoeléctrico, lo cual le hizo merecedor del Nobel por su brillante labor en
este campo de la física. Pero, ¿qué hace tan memorable y tan excelente su teoría sobre el
efecto fotoeléctrico? ¿Acaso no fue la teoría de la relatividad si máximo aporte a la física
moderna?
Cuando un haz de fotones incide en una superficie metálica, pueden acontecer dos
situaciones: que los fotones sean reflejados por leyes de óptica o que desaparezcan
cediendo toda su energía a los electrones que son emitidos por el metal. Al segundo
fenómeno se le denomina efecto fotoeléctrico. [2]
Haciendo un poco de historia, en 1887, Heinrich Hertz descubre el efecto fotoeléctrico
verificando la teoría de la luz como onda electromagnética, un fenómeno relacionado con la
teoría ondulatoria y corpuscular de la luz. Haciendo incidir luz ultravioleta a dos electrodos
conectados a una fuente de alta tensión, descubrió que el arco formado entre ambos
resultaba mayor a uno realizado sin incidencia de ningún tipo de onda. [1][2].
Un año después, Hallwachs hizo incidir un rayo de luz UV sobre una superficie negativa, la
cual perdió su carga, mientras que sobre una superficie positiva no se registraron cambios.
Poco a poco, este fenómeno capturo la atención de la ciencia, que pretendía dar una
explicación razonable a tal acontecimiento. [2]
Diez años más tarde, P. Lenard y J. J. Thompson demostraron, de manera independiente
que la causa de emisión de partículas negativas libres de la superficie del metal era resultado
de la acción de la luz incidente. Identificada la causa del fenómeno, tan solo hacía falta
conceptualizar el hecho y describirlo haciendo uso de la abstracción matemática. [2]
Volviendo con Einstein, en 1905 publica tres artículos, totalmente innovadores y
revolucionarios. El primero de ellos, titulado: “A Heuristic point of view about the generation
and transformation of ligth”, haciendo uso de los nuevos conceptos de mecánica cuántica,
plantea la teoría de los cuantos de luz y explica el efecto fotoeléctrico, haciéndole acreedor
del Nobel en 1922 y marcando el comienzo de la teoría cuántica. [1][2][3]
Lo interesante en la comprensión de Einstein fue el tema en que hizo énfasis y el que omitió;
por ejemplo, subrayo que la teoría clásica de Maxwell era correcta al describir la propagación
de la luz en el espacio para periodos largos de tiempo, pero inconsistente al tratar de explicar
la interacción momentánea de luz y materia, vinculada con la transformación de energía
lumínica en cinética del electrón, en el caso del efecto fotoeléctrico, evadiendo el
planteamiento de nuevos modelos que explicaran este fenómeno de conversión, haciendo
énfasis en el aspecto energético de la luz. [1]
Einstein introdujo únicamente las leyes necesarias para explicar el efecto fotoeléctrico.
Sostuvo que la energía de la luz no se distribuye de forma uniforme sobre el frente de onda
clásico, sino que se concentra en regiones discretas denominados cuantos, cada uno con
una energía específica hf y debido a dicha concentración del cuanto, la energía de este se
transfería totalmente a un electrón en el metal donde incide el haz de luz. [1]
Sorprende que la energía cinética máxima de los fotoelectrones (electrón emitido del metal)
liberados no depende de la intensidad de la luz incidente, lo cual le permitió a Einstein hacer
uso del concepto de la cuantización de la energía, propuesto por Planck, para explicar el
efecto fotoeléctrico, afirmando que la energía lumínica se hallaba cuantizada en paquetes
denominados fotones. La energía E = hf = hC/λ. Por consiguiente, la intensidad de un haz de
luz depende de la cantidad de fotones presentes, mientras que la energía de cada uno de
esos fotones tiene relación con la frecuencia. [3][4]
El éxito de Einstein en su teoría estuvo ligado a dos aspectos: La descripción exacta de
fenómenos observados previamente y la predicción de nuevos resultados relacionados con el
efecto, como lo descubierto en 1914 por Millikan, quien produjo la primera prueba
experimental de la ecuación propuesta por Einstein, y al mismo tiempo determinó el valor de
la constante de Planck (h=6.625x10-34 J.s), lo que le hizo merecedor del Nobel de 1927. [1][2]
La propuesta de Einstein evidencia lo innovador; las implicaciones de su teoría trascendieron
en el tiempo y su “atrevimiento” le hizo merecedor del máximo galardón en honor a su
dedicación en pro de la ciencia, en este caso, la física; fue tal la precisión que nueve años
después de publicado su artículo sobre el efecto fotoeléctrico, Millikan reprodujo lo planteado
por Einstein, comprobándolo y haciéndolo útil en la definición de una constante con un
margen de error de tan solo 0,5%.
Si bien es memorable el Nobel, la descripción del fenómeno que capto la atención de tantos
científicos, en términos cuánticos, lo hace aún más destacable. Dar inicio a la física cuántica
con su entendimiento de un fenómeno, yendo en contracorriente y justificando cuantitativa y
científicamente sus propuestas, permiten ver a un Einstein revolucionario, capaz de romper
paradigmas, para después edificar uno nuevo.
¿Y si surge un nuevo Einstein que cuestione las definición cuántica del efecto fotoeléctrico?
¿Existirá una explicación innovadora y razonable capaz de despojar de la gloria al Nobel?
¿Hacia donde se dirige la búsqueda de la física? Si bien esto es incierto, lo único claro es
que el conocimiento evoluciona, se hace más robusto, más aterrizado a las leyes inherentes
a la naturaleza.
BIBLIOGRAFIA
1.
2.
3.
4.
SERWAY, Raymond A. “Física Moderna”. Cengage Editores. 2006.
FLORES, Norma E. “Fisica Moderna, edición revisada”. Pearson Education.
TIPLER, Paul A. “Fisica para la ciencia y la tecnología”. Reverté. 2005.
KANE, Joseph W. “Fisica”. Reverté. 1992.