dualidada de la luz y efecto fotoelectrico

NOMBRE: ANA GABRIELA PESANTEZ HERRERA.
CURSO: PRIMER SEMESTRE “B”
DOCENTE: DR. FREDDY ALBERTO PEREIRA GUANUCHE
TEMA: DUALIDAD DE LUZ Y EFECTO FOTOELECTRICO.
Desde sus inicios, la física ha sido utilizada como herramienta para lograr predecir
fenómenos cuyos efectos puedan ser utilizados posteriormente en el uso de nuevas
tecnologías. El comportamiento de la luz, fenómeno familiar para la humanidad desde
siempre, ha podido ser explicado tan solo hasta hace poco tiempo atrás, y es que en
nuestra lógica nos es difícil comprender lo complejo (de nuevo, en nuestra lógica) que
puede llegar a ser el comportamiento de aquellas partículas que todo constituyen.
El comienzo de su estudio, denominaría la luz como onda, pues la experiencia humana
indicaba la incapacidad de ver aquello como un algo con masa aunque posiblemente si
con un lugar en el espacio. Sin embargo entraría en la historia Newton en el siglo XVII
definiendo este fenómeno como corpuscular, con el principal argumento de que su
propagación se llevaba a cabo en línea recta, además explicaba fácilmente el fenómeno
de reflexión de la luz. En sus comienzos, muchos serían los contradictores, sin embargo,
dicha teoría perduraría hasta comienzos del siglo XIX, en donde un importante
experimento conduciría a nuevas conclusiones, el experimento de Young, se apreciaba
como la luz presentaba interferencia y difracción, fenómenos característicos de las ondas.
Sería tan solo hasta comienzos del siglo XX en donde se definiría lo que hoy se conoce
como dualidad onda-corpúsculo gracias a la inventiva, creatividad y análisis del científico
alemán Albert Einstein, quien por medio de la explicación del efecto fotoeléctrico llegaría a
esta conclusión.
El efecto fotoeléctrico consiste en la aparición de corriente sobre un material conductor
cuando sobre su superficie incide un rayo de luz cuya frecuencia debe ser superior a
cierto valor característico para cada material. Lo que ocurre en este caso se explica
comprendiendo la luz como un “algo” compuesto por diminutas partículas llamadas
fotones, aunque con frecuencia y longitud de onda. Dichas partículas al estar en
movimiento producían cierto valor de energía. En el efecto fotoeléctrico dicha energía
incide sobre los átomos haciendo que los electrones que necesitan menos energía para
salir, salgan del átomo, produciéndose por tanto la corriente mencionada. Lo curioso en
esta experiencia era que a mayor intensidad de luz, la corriente no variaba, en cambio al
aplicarse luz con una mayor frecuencia, la corriente era de mayor valor, lo que hacía notar
que eran más los electrones liberados y por tanto más la energía que portaban los fotones
constituyentes de dicha luz. Científicos que habían trabajado sobre el tema pasaron por
alto este hecho, sin embargo Einstein no lo hizo logrando así conseguir llevarse el premio
Nobel en 1921. Las ondas como tales, se producen gracias al movimiento armónico
oscilatorio de partículas al interior de una material. Entonces, así como la luz posee
partículas que se encargan de “llevar” la energía producida, el resto de aquellos
comportamientos que relacionamos más con comportamientos ondulatorios pueden
igualmente poseer partículas diminutas parecidas a los fotones. Según lo planteado por
Einstein, la energía es directamente proporcional a la frecuencia de onda, con la
característica de que dicha onda es considerada electromagnética. ¿Podrán ondas como
las mecánicas, por poner un ejemplo, de igual manera poseer partículas que se
encarguen de portar esa energía producida internamente en la vibración de aquellas
partículas del material de donde se originó la onda?. El hecho de haber deducido que la
luz actúa como un corpúsculo y a la vez como una onda, de igual manera como lo hacen
el resto de ondas electromagnéticas, nos lleva a pensar en que posiblemente se tenga
una relación más estrecha entre ondas y partículas.
Todo esto apunta a una sola tendencia, unificar el concepto de onda y partícula. Entonces
podemos pensar en las ondas como un conjunto de un tipo de partículas especiales
derivadas de la perturbación de un medio en el que se ven involucradas varias partículas
de mayor tamaño. La experiencia nos muestra que las ondas son productos del cambio
de condiciones dentro de cierta “materia”, como el movimiento de partículas en conjunto,
causado por diversas situaciones como fuerzas o temperatura simplemente. No sería
descabellado pensar en que existan partículas mucho más pequeñas que las hasta ahora
conocidas, las cuales sean el producto del movimiento de las partículas de un material,
las cuales a su vez sean características del tipo de material y la causa de la onda, y que a
su vez cumplan estrictamente la función de desplazarse portando una energía
dependiente de la vibración de las partículas de mayor tamaño. Se puede comparar esta
situación con la de un choque de dos cuerpos, donde existe indudablemente una
perturbación tanto en un cuerpo como en el otro, así como en el medio que los rodea,
estos cuerpos, si la energía es suficientemente grande puede ocasionar desprendimientos
pequeños de partes de ambos cuerpos, los cuales por estar en movimiento portarán
energía. Entonces, la transformación de energía ya no queda como algo tan conceptual,
sino como la acción de interacción directa de partículas supremamente diminutas. Las
distintas “formas” que puedan formarse a partir de ello, conformarían los diferentes tipos
de energía conocidos.
De manera similar, se puede pensar en una unificación onda-partícula, ya no como se
planteó anteriormente, sino de forma inversa. De nuevo recurrimos a la experiencia como
herramienta. En muchas ocasiones vemos como ondas mecánicas o electromagnéticas
afectan físicamente cuerpos, como si lo que actuara no fueran simplemente ondas, sino
partículas. Entonces, es posible que todo lo que logramos sentir concluyendo que es algo
tangible puede ser una la suma de formas de ondas en interferencia con una frecuencia lo
suficiente alta que puede lograr percibirse como algo físico. Así todo cambio en la materia
que apreciamos y las distintas formas de ésta que conocemos tienen características
ondulatorias especiales y características de cada cuerpo (amplitud, periodo, frecuencia,
longitud de onda).
Si la luz roja se sustituye por la luz azul (mayor frecuencia se observa que los electrones
arrancados del metal. Si la luz se le aumenta la intensidad la velocidad de salida de los
electrones no aumentara respecto a la misma luz con intensidad débil, si saldrán más
electrones.
La luz roja provoca la expulsión de electrones de una lámina de metal. El aumento de la
intensidad de la luz roja provoca la emisión de número de electrones según la teoría
cuántica.
LA LONGITUD DE ONDA: Es la distancia entre dos puntos del medio que se encuentra en el
mismo estado de vibración.
AMPLITUD: Es la máxima elongación de la onda.
FRECUENCIA: Es el número de oscilaciones que se dan en la unidad de tiempo.
ENERGÍA TRANSMITIDA POR LA ONDA: Se distribuye por todo el espacio por donde se
propaga el fenómeno ondulatorio y es proporcional a la amplitud al cuadrado.
INTENSIDAD DE LA ONDA: Es la energía transmitida por las onda por unidad de superficie
y de tiempo.
EFECTO FOTOELECTRICO ES LA SIGUIENTE:
E= E₀ +EC
E₀= ENERGIA UMBRAL
EC= ENERGIA CINETICA
APLICACIONES
Las células fotoeléctricas que se utiliza como interruptores se tribuyen basándose en el
efecto fotoeléctrico. Colocadas en un circuito controlan el paso de la corriente: conducen
cuando se iluminan y bloquean el paso de corriente cuando no incide la luz en ellas( por
ejemplo, puertas de entradas de centros comerciales y aeropuertos).
Las células fotovoltatica en combinación con relés forman partes de muchos mecanismos
automáticos.
REFERENCIAS
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http://es.wikipedia.org/wiki/Dualidad_onda_corp%C3%BAsculo
http://portales.educared.net/wikiEducared/index.php?title=Energ%C3%ADa_e
_intensidad_de_las_ondas
http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica
http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotoel%C3%A9ctrico
SEARS ZEMANSKY. YOUNG FEEDMAN. Fisica universitaria con física moderna.ed
11. Volumen 2. Edit pearson. Mexico 2005
http://www.quimicaweb.net/albert_einstein/einstein/efecto_fotoelectrico/efecto_fotoel
ectrico.htm