¿Qué es el efecto fotoeléctrico?
En el mundo moderno, el efecto fotovoltaico se utiliza en casi todas partes: alarmas, paneles solares, sensores, etc. Descubramos este descubrimiento con más detalle.
La historia del descubrimiento del efecto fotoeléctrico.
El efecto fotoeléctrico fue descubierto a finales del siglo XIX, concretamente en 1887 por el científico G. Hertz, quien descubrió durante un experimento que una descarga de chispa entre bolas de zinc salta mucho más fácilmente cuando una de las bolas se ilumina con luz ultravioleta.
En el mismo año A. GRAMO. Stoletov descubrió que la carga liberada bajo la acción de la luz tiene un signo negativo.
En 1898, Lenard y Thomson descubrieron que la carga de las partículas, que se extrae de una sustancia por la acción de un flujo de luz, es igual a la carga específica de un electrón.
Como puede ver, el descubrimiento despertó un interés genuino en la comunidad científica y casi de inmediato planteó una gran cantidad de preguntas fundamentales.
Y todo porque en ese momento ninguna teoría podía explicar este efecto de forma aceptable.
Por supuesto, la teoría clásica de los metales no prohibía que el flujo de luz expulsara electrones del metal.
Según el razonamiento clásico, las ondas electromagnéticas bien podrían "lavar" los electrones de la estructura. metal de la misma manera que las olas del mar suben a la superficie y golpean varios materiales.
El único problema era que el efecto de la foto no se podía explicar tan fácilmente, y este es el motivo:
- Los electrones aparecieron casi instantáneamente después de que se inició el proceso de irradiación del metal con un flujo de luz.
- Al final resultó que, el efecto fotoeléctrico apareció incluso con el flujo de luz más débil, y con un aumento en la intensidad de la irradiación, la energía de los electrones "lavados" permaneció sin cambios.
- El efecto fotográfico es prácticamente inercial.
- Cada sustancia tiene su propio límite inferior del efecto fotoeléctrico. Esta es la frecuencia con la que todavía se observa este efecto.
Estos factores no encajaban en la visión clásica de la interacción de la luz con los electrones.
La solución a estos problemas la encontró el famoso físico A. Einstein a principios del siglo XX. Además, la solución que encontró dio un gran impulso al desarrollo de la mecánica cuántica.
Entonces, poco antes del descubrimiento de Einstein, otro científico, Max Planck, demostró que la radiación del cuerpo negro puede ser describir, asumiendo que los átomos pueden emitir y absorber luz en ciertas porciones de energía - cuantos.
Planck propuso la suposición de que tal fenómeno se debe a la estructura específica del átomo y no a la naturaleza de la luz.
Y ahora Albert Einstein propuso la teoría de que la luz misma se distribuye en las llamadas porciones, que se denominan fotones.
En este caso, los fotones tienen una naturaleza dual y pueden comportarse como una partícula y una onda.
Entonces, al interactuar con un electrón, un fotón puede comportarse como una partícula y, en términos generales, literalmente golpear a un electrón fuera de su órbita atómica.
Si hacemos una analogía, la asociación con la colisión de dos bolas de billar es la más adecuada.
Y lo que es notable, para noquear un electrón de esta manera, un fotón será suficiente. Con un aumento en la intensidad de la luz, aumenta el número de fotones (y por lo tanto el número de electrones eliminados), pero no la energía de un electrón considerado por separado.
Y esto significa que ni la energía ni la velocidad del fotoelectrón dependen de la intensidad del flujo de luz. La dependencia es solo de frecuencia.
Como resultado de tal razonamiento, el científico derivó la siguiente fórmula:
Esta ecuación describe la energía de los fotoelectrones.
Y resulta que el efecto fotoeléctrico no es más que el fenómeno de la interacción de un flujo de luz (u otro electromagnético radiación) con un material en el que un electrón es eliminado de un átomo de una sustancia debido al impacto exacto de un cuanto de luz fluir.
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