¿Qué es el efecto fotoeléctrico?
La luz es una ola. Pero la luz también contiene partículas. En el siglo XVIII, ya habíamos demostrado que la luz puede actuar como una onda: notamos que la luz se refleja, refracta y difracta. Esa parte fue relativamente fácil.
Pero luego Albert Einstein notó una situación en la que la luz se comportaba como una partícula. Este fue su experimento de efecto fotoeléctrico . Implicaba iluminar un metal con luz y notar que se expulsaban electrones. Hoy vamos a hablar sobre los detalles de ese experimento y lo que le dijo a Einstein sobre la luz.
Pasos de laboratorio de efectos fotoeléctricos
Estos son los pasos que Einstein tuvo que dar en su experimento.
Paso 1: crea un circuito que contenga dos grandes placas paralelas que no se toquen.
Paso 2: Conecte un voltímetro y un amperímetro al circuito. Los valores en el voltímetro y amperímetro deben leer cero inicialmente.
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Paso 3: Ilumine una luz monocromática (longitud de onda única / color único) en una de las placas de metal.
Paso 4: Observe cómo las chispas saltan a través del ‘espacio de chispas’ entre las placas, completando el circuito.
Paso 5: Mida la corriente y el voltaje que ahora existen en el circuito.
Paso 6: Prueba el experimento con diferentes colores e intensidades de luz y anota tus resultados.
Análisis de los datos
Al completar su experimento, Einstein descubrió que se expulsaban electrones. La luz más brillante hizo que se expulsaran más electrones, pero no hizo que esos electrones se movieran más rápido. Pero cuando aumentó la energía de la luz (mediante el uso de una luz más azul), los electrones expulsados FUERON más rápidos. Esto fue una gran sorpresa para él. Y estas observaciones lo llevaron a concluir que la luz se comporta TANTO como una partícula Y como una onda. A esto se le llama dualidad onda-partícula .
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La idea es que la luz contiene fotones , que son paquetes (o partículas) discretos de energía. Los electrones del metal estaban siendo impactados por los fotones de la luz, dándoles la energía que necesitaban para escapar. Los fotones de luz azul contienen más energía, por lo que los electrones que escapan se mueven más rápido. Pero la luz más brillante simplemente contenía una mayor cantidad de electrones, por lo que ocurrieron más colisiones y escaparon más electrones. Esos electrones no tenían energía extra, simplemente eran más numerosos. Solo es posible explicar estas observaciones si la luz es una partícula, y así nació la dualidad onda-partícula.
Resumen de la lección
Los fenómenos de reflexión, refracción y difracción solo pueden explicarse si la luz es una onda. Pero el experimento del efecto fotoeléctrico de Einstein mostró que la luz también puede actuar como una partícula.
Este fue su experimento de efecto fotoeléctrico . Implicaba iluminar un metal con luz y notar que se expulsaban electrones. La luz más brillante hizo que se expulsaran más electrones, pero no hizo que esos electrones se movieran más rápido. Pero cuando aumentó la energía de la luz (al usar una luz más azul), los electrones expulsados FUERON más rápidos. Esto fue una gran sorpresa para él. Y estas observaciones lo llevaron a concluir que la luz se comporta TANTO como una partícula Y como una onda. A esto se le llama dualidad onda-partícula .
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado, debería poder:
- Describe el experimento fotoeléctrico de Einstein.
- Discuta cómo Einstein pudo observar la dualidad onda-partícula
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