El Efecto Fotoeléctrico: Teoría y Explicación de Einstein

El Efecto Fotoeléctrico

Se llama efecto fotoeléctrico al fenómeno mediante el cual la luz, al incidir sobre un metal, le arranca electrones.

Experiencias de Lenard

Lenard realizó experiencias para intentar comprender el fenómeno y comprobó que:

• Para que una radiación provoque la aparición de los fotoelectrones debe tener una frecuencia mínima, denominada frecuencia umbral (f_o), cuyo valor depende del material que forme el cátodo. Si la radiación que ilumina el cátodo tiene una frecuencia inferior a la umbral, no se producirán fotoelectrones, por elevada que sea su intensidad.
• Si la radiación que ilumina el cátodo tiene una frecuencia superior a la frecuencia umbral, se producirán fotoelectrones que darán lugar a una corriente que detectará el amperímetro. La intensidad de la corriente detectada es proporcional a la intensidad de la radiación con que iluminamos, con independencia de lo elevada que sea su frecuencia.
• Modificando el voltaje externo podemos invertir la polaridad de las placas y lograr que, aunque la de ser luminosa consiga arrancar fotoelectrones, estos no lleguen a la placa colectora. Al mínimo potencial que logra este efecto se le llama potencial de frenado. En cada caso, el valor del potencial de frenado depende de la frecuencia de la radiación incidente.

Explicación de Einstein

Albert Einstein logró explicar el efecto fotoeléctrico haciendo uso de la teoría cuántica de Planck. Supuso que la radiación luminosa está formada por fotones, cuya energía coincide con la energía de radiación, que de acuerdo con la expresión de Planck, es:

E = h . f

Se llama trabajo de extracción a la energía mínima que deben tener los fotones de la radiación que provoca el efecto fotoeléctrico. La frecuencia de esta región coincide con la frecuencia umbral.

Ecuación del Efecto Fotoeléctrico

Einstein propuso una ecuación para el efecto fotoeléctrico que podemos representar así:

E_fotón = W_ext + E_c ==> h . f = h . f_o + 1/2 m . v²

Expresado en función del potencial de frenado obtenemos la ecuación que describe el efecto fotoeléctrico:

h . f = h . f_o + |qe| . V_frenado