EFECTO FOTOELÉCTRICO,TEORÍA CUÁNTICA DE EINSTEIN Y ESPECTROS ÁTOMICOS
EFECTO FOTOELÉCTRICO,TEORÍA CUÁNTICA DE EINSTEIN Y ESPECTROS ÁTOMICOS
Hola a todos les doy la más
cordial bienvenida a este apartado del diccionario digital de física del Tercer
año BGU, pretendo acércalos un poco más al fascinante mundo de la Física este
apartado estará enfocado en:
El efecto fotoeléctrico,
teoría cuántica de Einstein y espectros atómicos.
Antes de empezar el estudio de
los temas dichos iniciaremos con una pequeña introducción:
A partir de los primeros
instantes de la educación, los chicos/as debemos comenzar a desarrollar
habilidades que nos preparen para solucionar las dificultades e inconvenientes
que tengamos en el futuro.
Mediante la enseñanza de la Física,
nos proporcionará bastos conocimientos los cuales a su vez nos servirán para
entender el mundo en el que vivimos y poder interactuar con él.
- En primer lugar, estudiaremos sobre el Efecto fotoeléctrico
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| Imagen extraída de Área Tecnología |
Su
hallazgo fundamenta el desempeño de las células fotoeléctricas, que hoy en dia están
empleadas en las puertas automáticas o en el iluminado de las metrópolis
(relación luz-corriente eléctrica).
¿En qué
consiste el Efecto fotoeléctrico?
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| Imagen extraída de Wikipedia |
Una vez que en un metal brilla la
luz, los electrones poseen la posibilidad de ser arrojados del área del metal
en un efecto mundialmente conocido como Efecto Fotoeléctrico. Además, este
proceso frecuenta llamarse fotoemisión, y a los electrones que son arrojados
del metal, fotoelectrones.
En términos de su comportamiento
y sus características, los fotoelectrones no son diferentes de otros
electrones. El prefijo foto sencillamente nos sugiere que los electrones fueron
expulsados del área de un metal por la luz incidente.
Veremos los puntos más
importantes:
- Basado en el modelo ondulatorio de la luz, los físicos predijeron que el incremento de la amplitud de la luz aumentaría la energía cinética de los fotoelectrones emitidos, en lo que el crecimiento de la frecuencia aumentaría la corriente medida.
- Opuesto a las predicciones, los experimentos mostraron que el incremento en la frecuencia aumentaba la energía cinética de los fotoelectrones, en lo que el incremento en la amplitud de la luz aumentaba la corriente.
- Basado en dichos descubrimientos, Einstein planteó que la luz se comportaba como una corriente de partículas denominadas fotones con una energía. E = hV
- La capacidad de trabajo, Φ es la porción mínima de energía solicitada para inducir fotoemisión de electrones del área de un metal, y el costo de es dependiente del metal.
- La energía del fotón incidente debería ser igual a la suma de la capacidad de trabajo del metal y la energía cinética del fotoelectrón:
· Efotón = KEelctrón + Φ
Luego de ver el Efecto fotoeléctrico ahora vamos, con la Teoría Cuántica de Einstein, pero antes de adentrarnos en la materia vamos a estudiar un poco de la historia de la Teoría Cuántica.
En los siglos 18 y 19, la
mecánica newtoniana o tradicional hacia creer que podía dar una especificación plenamente
estricta de los movimientos de los cuerpos, tales como el desplazamiento
planetario.
No obstante, a fines del siglo 19
e inicios del 20, ciertos resultados experimentales introdujeron dudas sobre si
la teoría newtoniana era completa. En medio de las novedosas visualizaciones
figuraban las líneas que aparecen en los espectros luminosos emitidos por gases
calentados o sometidos a descargas eléctricas.
Conforme el modelo del átomo
desarrollado a inicios del siglo 20 por el físico del Reino Unido nacido en
Nueva Zelanda Ernest Rutherford, en el cual los electrones cargados de manera
negativa giran alrededor de un núcleo positivo, en órbitas dictadas por las
leyes del desplazamiento de Newton, los científicos esperaban que los
electrones emitieran luz en una vasta gama de frecuencias, y no en las
estrechas bandas de frecuencia que conforman las líneas de un espectro.
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| Imagen extraída de Open Mind BBVA |
Excelente, ahora que hemos visto
un poco del contexto histórico a grandes rasgos vamos a adentrarnos en nuestro
tema que es el siguiente:
La Teoría cuántica de
Einstein.
En primer lugar, tenemos que
saber el concepto de la Teoría cuántica. Entonces sabemos que es una Teoría
física basada en la implementación del criterio de unidad cuántica para
explicar las características dinámicas de las partículas subatómicas y las
colaboraciones entre la materia y la radiación.
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| Imagen extraída de Grupo Aristeo |
Tenemos que saber algo sumamente importante
y esto es que Einstein no fue el creador de la Teoría cuántica tuvo un aporte
fundamental sin embargo las bases de esta Teoría fueron sentadas por el físico
alemán Max Planck, que en 1900.
Ahora que sabemos quién sentó las
bases de esta Teoría hablaremos sobre el concepto que empleo Albert
Einstein, de acuerdo con la teoría clásica, la energía de los electrones
emitidos medida por la tensión eléctrica que producen debe ser proporcional a
la magnitud de la radiación.
Cuanto más grande es la
frecuencia de la radiación incidente, más grande es la energía de los
electrones; por abajo de una cierta frecuencia crítica, no se emiten
electrones.
Por último, veremos sobre los Espectros atómicos.
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| Imagen extraída de Iesbinef |
Es importante saber que una vez que descomponemos la luz del sol por medio de un prisma obtenemos un espectro constante, compuesto por un alto número de longitudes de onda.
Los gases,
por otro lado, producen espectros discontinuos o de líneas. En la siguiente
figura se muestra el espectro del helio, obtenido al estimular los átomos de
helio por medio de una descarga eléctrica, energía que absorben para emitirla
más adelante a modo de luz.
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| Imagen extraída de FísicoQuímica |
La luz emitida por los átomos de helio una vez que se desexcitan pasan por medio de una rendija, dispersándose en un prisma y siendo registrada por medio de una cinta fotográfica.
Escrito por: Luis Pillajo
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