Principio de Incertidumbre de Heisenberg y Efecto Fotoeléctrico: Fundamentos Cuánticos

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

El principio de Incertidumbre de Heisenberg tiene las siguientes implicaciones fundamentales en la mecánica cuántica:

1. Hace evidente la necesidad de que los sistemas cuánticos se expresen en términos de probabilidad. La Mecánica Cuántica es una teoría probabilística (a diferencia de la Mecánica Clásica, que es determinista). Por ejemplo, una partícula tiene infinitas trayectorias posibles, más o menos probables, siendo la trayectoria clásica únicamente la de mayor probabilidad. No se puede hablar de órbitas exactas como las de Bohr, sino de zonas del espacio donde es más probable hallar al electrón, llamadas orbitales.
2. Induce el principio de complementariedad, según el cual un objeto cuántico, como un electrón o un fotón, actúa como onda o como partícula, pero nunca mostrará los dos aspectos simultáneamente: son aspectos complementarios.

Efecto Fotoeléctrico

Se denomina efecto fotoeléctrico a la emisión de electrones por parte de un metal cuando sobre él incide una radiación electromagnética correspondiente al espectro visible. Este fenómeno fue descubierto por el físico alemán Heinrich Hertz. En 1887, Hertz observó que al someter a la acción de la luz (visible o ultravioleta) determinadas superficies metálicas, éstas desprendían electrones.

Experimentalmente, se observan los siguientes resultados para el efecto fotoeléctrico:

1. El efecto fotoeléctrico en un metal no se produce para cualquier radiación incidente.
2. El efecto fotoeléctrico en un metal solo se produce si la radiación incidente tiene una frecuencia igual o superior a un cierto valor denominado frecuencia umbral o frecuencia propia del metal (f₀).
3. La frecuencia umbral es diferente para cada metal.
4. Por debajo de la frecuencia umbral, el metal no emite electrones por mucho que aumentemos la intensidad de la radiación incidente. Si la radiación incidente tiene una frecuencia igual o superior a la frecuencia umbral (f₀), el número de fotoelectrones emitidos aumenta al aumentar la intensidad de la radiación incidente.
5. Nunca se ha podido medir un tiempo de retraso entre la iluminación del metal y la emisión de fotoelectrones.