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Efecto fotoeléctrico: Interpretación cuántica

​​Efecto fotoeléctrico

Al iluminar un metal con una luz de frecuencia determinada es posible arrancar un electrón libre de la superficie del metal. 

(1) Luz Incidente; (2) Metal

Características experimentales del efecto fotoeléctrico

1. La energía de los electrones emitidos en el efecto fotoeléctrico no depende de la intensidad de la luz que incide en el metal
   
2. La emisión de electrones tras la llegada de la luz es instantánea
3. Existe una frecuencia límite, llamada frecuencia umbral $$\nu_0$$, por debajo de la cual no existe emisión de electrones. Así, la energía cinética máxima $$E_{\text{cin, máx}}$$​ se escribe como:
   

​$$E_{\text{cin, máx}}=h(\nu-\nu_0)=h\nu-h\nu_0$$

Donde $$h=6,626\cdot 10^{-34}\ \rm J\ s$$ es la constante de Planck.​

Interpretación de Einstein

Einstein propuso que

De los fotones incidentes, una parte de ellos se emplean para arrancar los electrones de la superficie, y los restantes dan lugar a la energía cinética de los electrones arrancados. Matemáticamente

$$h\nu = W_{\rm ext} + E_{\text{cin, máx}}$$

Veamos detenidamente todos los términos:

• La luz incidente ($$h\nu$$​) es un conjunto de fotones. Los fotones son partículas sin masa ni carga eléctrica. La energía de estos fotones viene dada como
  

$$E=h\nu = h\cfrac{c}{\lambda}$$​

• El trabajo de extracción $$W_{\rm ext}$$ es la energía mínima para poder extraer el electrón de la superficie del metal. Depende del tipo de metal. Matemáticamente se escribe como:​

​$$W_{\rm ext}= h\nu_0 = h\cfrac{c}{\lambda_0}$$​​

• Por último, la energía cinética máxima ​$$E_{\text{cin, máx}}$$ se mide a partir del potencial retardador $$V_r$$, que es el potencial que anula la corriente de electrones. Matemáticamente se expresa como 

​$$E_{\text{cin, máx}}=eV_r$$

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 Curiosidad: Mileva Marić, esposa de Einstein, colaboró en la interpretación del efecto fotoeléctrico. De hecho, fue ella quien comenzó a postularlo.

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