El efecto fotoeléctrico

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Es un fenómeno físico que consiste en la emisión de electrones por ciertos metales cuando un haz de luz incide sobre su superficie. Fue observado en 1888 por Heinrich Hertz.

El efecto fotoeléctrico se caracteriza por:

  • Para que la emisión de electrones se produzca es necesario que la luz incidente tenga una frecuencia mínima, llamada frecuencia umbral $\nu_0$
  • El número de electrones emitido dependende de la intensidad de la radiación incidente.
  • La energía cinética de los electrones depende de la frecuencia de la luz.

La teoría clásica no podía explicar que el efecto fotoélectrico dependiera de la frecuencia de la radiación. Sin embargo, Einstein, en 1905, propuso que la radiación electromagnética estaba formada por partículas de luz, llamadas fotones, cuya energía viene dada por la ecuación de Planck, $E=h\nu$, dependiente de la frecuencia de la radiación.

El efecto fotoeléctrico tiene lugar cuando un fotón choca contra un electrón y lo arranca del metal, el fotón debe tener una energía mínima ($h\nu_0$) igual a la energía de ionización del átomo, para que el electrón pueda abandonar la influencia del núcleo. Si utilizamos radiaciones de menor energía (frecuencia) el efecto fotoeléctrico no se observa. la intensidad de la radiación está relacionada con el número de fotones que inciden sobre el metal, a mayor número de fotones, mayor cantidad de electrones emitidos.

La energía del fotón se emplea en arrancar el electrón y en suministrarle energía cinética, pudiendo escribirse el siguiente balance energético:

\begin{equation} E_{fot\acute{o}n}=E_{ionizaci\acute{o}n} +E_{cin\acute{e}tica} \end{equation} Sustituyendo valores: \begin{equation} h\nu=h\nu_0+\frac{1}{2}mv^2 \end{equation}