El efecto fotoeléctrico y la Física clásica

EL EFECTO FOTOELÉCTRICO Y LA FÍSICA CLÁSICA
En 1887, Hertz observó que al someter a la acción de la luz (visible o ultravioleta)
determinadas superficies metálicas, éstas desprendían electrones (fotoelectrones). Este fenómeno se
denominó efecto fotoeléctrico.
La ecuación de Einstein para el efecto fotoeléctrico (1905) expresa “sencillamente” la
conservación de la energía en la interacción entre un fotón (interpretación corpuscular de la
radiación) y un electrón [ES LA ÚNICA EXPLICACIÓN VÁLIDA].
hf = W 0 + E cmáx
La energía de un fotón (hf) es igual al trabajo de extracción (W0) (energía mínima a
proporcionar para que se produzca el efecto fotoeléctrico) más un “sobrante” de energía cinética
para el electrón (Ecmáx) (la Ec es máxima porque corresponde a los electrones menos “ligados”
-energía de enlace menos negativa).
CON LAS IDEAS DE LA FÍSICA CLÁSICA (MAXWELL) NO SE PODÍAN EXPLICAR LOS
SIGUIENTES ASPECTOS SOBRE EL EFECTO FOTOELÉCTRICO:
[La física clásica de Maxwell consideraba el e.f. como una interacción entre la radiación y un electrón]
¾ Inexistencia de retraso entre la iluminación y la emisión de fotoelectrones.
Según la Física clásica la energía correspondiente a la radiación (onda) debía llegar a los
electrones “poco a poco”, en sucesivos frentes de onda. Al necesitarse una determinada energía,
debía ser necesario un tiempo para alcanzar ésta. Con las ideas clásicas el “salto eléctrónico” no
podía ser instantáneo. NO ocurre así: cuando hay e.f., éste es instantáneo. La respuesta la tenemos
en la ecuación de Einstein: si el fotón tiene una energía igual o superior a W0, hay interacción y
salto electrónico.
¾ Sólo se produce a partir de una frecuencia mínima (umbral). Para la teoría clásica debería
ocurrir incluso para frecuencias bajas aumentando la intensidad.
Siendo para la física clásica el e.f. una interacción entre la radiación y electrón, un aumento
de la intensidad, mayor campo eléctrico, [mayor energía por unidad de tiempo y de superficie
normal] tendría que se capaz de “compensar” una baja frecuencia. NO ocurre así. Estas ideas
clásicas eran lógicas pero incorrectas. Con la “idea” posterior de fotones (Planck, 1900) el aumento
clásico de intensidad, sin cambio de frecuencia, era sencillamente más fotones por unidad de
superficie normal y tiempo. Al ser el e.f. una interacción entre un electrón y un fotón no importa el
número de fotones, sino la frecuencia asociada al mismo (Efotón=hf).
¾ Para frecuencias mayores que la umbral a más intensidad más fotoelectrones emitidos pero
con la misma energía cinética máxima.
Para la Física clásica de Maxwell a más intensidad de la radiación tendría que corresponder
mayor energía cedida a los electrones y por tanto más sobrante para la Ecmáx. De nuevo NO. Con la
idea de fotón más intensidad supone más fotones... pero con la misma frecuencia. Si observamos la
ecuación de Einstein para el e.f., si no cambia la frecuencia asociada a los fotones, la Ecmáx es la
misma.