Primeros Datos del Efecto Fotoeléctrico

Los electrones emitidos de la superficie de metal del sodio, fueron medidos como una corriente eléctrica. El voltaje opuesto necesario para detener todos los electrones, dió una medida de la energía cinética máxima de los electrones, en electron voltios.

La energía mínima requerida para expulsar un electrón de la superficie, se denomina función de trabajo fotoeléctrico. El umbral para este elemento, corresponde a una longitud de onda de 683 nm. Usando esta longitud de onda en la fórmula de Planck, da una energía de fotón de 1,82 eV.

Mayor Análisis

Tabla de las Funciones de Trabajo del Efecto Fotoeléctrico
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Referencia de Millikan

Efecto Fotoeléctrico
 
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Primeros Datos del Efecto Fotoeléctrico

Hipótesis de Planck

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La Hipótesis de Planck

Con el fin de explicar la distribución de frecuencias en la radiación de una cavidad caliente (radiación de cuerpo negro), Planck propuso una hipótesis ad hoc, en la que la energía radiante sólo podría existir en cuantos discretos, que eran proporcionales a la frecuencia. Esto implicaría que los modos más altos, estarían menos poblado y así evitar la catástrofe ultravioleta de la Ley de Rayleigh-Jeans.

La idea cuántica fue pronto adoptada para explicar el efecto fotoeléctrico, se convirtió en parte de la teoría de Bohr de los espectros atómicos discretos, y rápidamente formó parte de los fundamentos de la teoría cuántica moderna.

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Interacción de la Radiación con la MateriaEspectro ElectromagnéticoProcesos Cuánticos Básicos

¿Hay Límites para la Frecuencia de un Fotón?

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Efecto Fotoeléctrico
 
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Energías de Fotones del Espectro EM


Energía cuántica hυ = x 10^ eV
Energía cuántica hυ =eV =MeV =GeV

Longitud de onda


x 10^m

= m
= nm
= micras

Frecuencia


x 10^Hz

= kHz = MHz
= GHz
= 1/cm (número de onda)

Hipótesis de Planck

Interacción de la Radiación con la Materia

Energías en Electron-voltios

Energía Térmica para Comparar

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Fotones: El Cuanto de Luz

Según la hipótesis de Planck, toda la radiación electromagnética está cuantificada, y se produce en finitos "paquetes" de energía que llamamos fotones. El cuanto de energía de un fotón no es la constante de Planck h en sí, sino el producto de h por la frecuencia. La cuantificación implica que un fotón de luz azul de una longitud de onda o frecuencia dada, siempre tendrá el mismo tamaño cuántico de energía. Por ejemplo, un fotón de luz azul de longitud de onda de 450 nm, siempre tendrá 2,76 eV de energía. Se presentan en trozos cuantificados de 2,76 eV, y no se puede tener la mitad de un fotón de luz azul -siempre se producen en bloques de energía del mismo tamaño preciso-.

Pero la frecuencia disponible es continua y no tiene límite superior o inferior, así que no hay límite finito superior o inferior en la energía posible de un fotón. En la parte superior hay límites prácticos, porque se cuenta con mecanismos limitados, para la creación de fotones de muy alta energía. Los fotones de baja energía abundan, pero cuando se llega por debajo de las frecuencias de radio, las energías de los fotones son tan pequeñas en comparación con la energía térmica de la temperatura ambiente, que en realidad nunca se ven como distintivas entidades cuantizadas - están inundadas en el fondo de microondas -. Otra manera de decirlo es que en los límites de baja frecuencia, las cosas se mezclan con el tratamiento clásico y no es necesario un tratamiento cuántico.


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