Efecto Fotoeléctrico y Física Cuántica: Conceptos Esenciales de la Naturaleza de la Luz
Enviado por Chuletator online y clasificado en Física
Escrito el en 
español con un tamaño de 4,84 KB
El Efecto Fotoeléctrico: Fundamentos y Conceptos Clave
El efecto fotoeléctrico es el proceso de emisión de electrones de la superficie de un metal alcalino (como el cesio, rubidio, potasio o sodio) cuando sobre él inciden radiaciones de luz (visible y ultravioleta).
¿Cómo está constituida una célula fotoeléctrica?
Una célula fotoeléctrica está constituida por un globo de vidrio en el cual se ha practicado un vacío elevado. Una de sus paredes va recubierta con una capa C de un metal alcalino, constituyendo el cátodo de la célula. Frente al cátodo se encuentra un anillo o rejilla A que sirve de ánodo.
La Luz según el Modelo Electromagnético
¿Cómo está constituida la luz de acuerdo al modelo electromagnético?
La luz es una radiación electromagnética constituida por un componente eléctrico y un componente de campo magnético, perpendiculares entre sí.
Postulados del Modelo Electromagnético de la Luz
- Cuando la luz incide sobre un metal alcalino, el campo eléctrico de la onda actúa sobre los electrones libres del metal, proporcionándoles la energía necesaria para que se desprendan de la superficie del mismo.
- En el instante en el que la onda electromagnética choca con la superficie del metal, la intensidad del campo eléctrico es la misma a lo largo del frente de onda, por lo que debe actuar de la misma manera y simultáneamente sobre los electrones libres del metal.
El Modelo Cuántico de Albert Einstein
¿Qué postuló Albert Einstein en su modelo?
En 1905, Albert Einstein, para explicar la naturaleza de la luz, postuló que la energía de un haz, en lugar de estar distribuida en los campos eléctricos y magnéticos de una onda electromagnética, estaba concentrada en pequeños paquetes llamados fotones.
¿Cómo está constituido un haz de luz según el modelo de Albert Einstein y cómo actúan los fotones?
De acuerdo con su modelo, un haz de luz está constituido por infinidad de fotones que, al incidir sobre un metal alcalino, actúan como pequeños proyectiles, muchos de los cuales chocan con los electrones.
Fotón
Un fotón es la unidad de radiación electromagnética con una longitud de onda y frecuencia determinada, que posee una cierta cantidad de energía llamada cuanto de energía.
Ecuación de Einstein para el Efecto Fotoeléctrico
La ecuación de Einstein para el efecto fotoeléctrico es:
Emax = h·(f - f0)
Esta ecuación expresa la energía cinética máxima de los fotoelectrones (electrones desprendidos del cátodo) emitidos por un metal fotoemisor, generalmente un metal alcalino.
Conceptos Fundamentales de la Física Cuántica
¿En qué consiste un Cuerpo Negro o Cavidad Negra?
Un cuerpo negro es un recinto aislado que se encuentra a una temperatura uniforme, el cual está provisto de un pequeño orificio. Se le denomina cuerpo negro porque tiene la propiedad de absorber todas las radiaciones que sobre él inciden.
Postulado de Planck y su Ecuación
Max Planck admitió que la radiación del cuerpo negro era emitida y absorbida en pequeños paquetes de energía o cuantos, que tenían una energía E directamente proporcional a la frecuencia f de la radiación, es decir:
E = h·f
Siendo h una constante de proporcionalidad que recibe el nombre de constante de Planck, cuyo valor es h = 6.63 x 10-34 J·s.
Ecuación de Masa Relativista
La masa de un objeto en función de su rapidez se describe por la siguiente ecuación:
m = m0 / √(1 - v2/c2)
Donde:
m0: masa en reposov: rapidez del objeto respecto al observadorc: rapidez de la luzm: masa relativista
Nota: Si la rapidez del objeto (v) se acerca a la rapidez de la luz (c), el denominador de la ecuación tiende a cero, lo que implica que la masa relativista (m) tiende al infinito. Esto subraya la imposibilidad de que un objeto con masa alcance la velocidad de la luz.
Principio de Complementariedad
El Principio de Complementariedad establece que un fenómeno físico puede describirse en función de su naturaleza de partícula, describiendo su cantidad de movimiento (m·v) y su energía (E). Simultáneamente, su naturaleza ondulatoria se describe por su longitud de onda (λ) y por su frecuencia (f).