La experiencia que realizaron Franck y Hertz en 1914 es uno de los experimentos claves que ayudaron a establecer la teoría atómica moderna. Nos muestra que los átomos absorben energía en pequeñas porciones o cuantos de energía, confirmando los postulados de Bohr.
La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus características esenciales son:
- Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.
- La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones.
En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales por que no tienen energía suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía. Los electrones "evaporados" se denominan termo electrones, este es el tipo de emisión que hay en las válvulas electrónicas. También se pueden liberar electrones (fotoelectrones) mediante la absorción por el metal de la energía de radiación electromagnética.
El efecto fotoeléctrico, descubierto por Hertz en 1887, demuestra que la energía luminosa transportada por las radiaciones que inciden en el metal se transforma en energía mecánica. Parte de esa energía mecánica se emplea en arrancar los electrones de la superficie del metal y parte se transforma en energía cinética de los electrones que salen expulsados con una velocidad (v).La teoría ondulatoria de la luz no explica suficientemente el efecto fotoeléctrico ya que según esta teoría, la energía luminosa transportada por una radiación. Sin embargo, hemos dicho antes, que el umbral fotoeléctrico de pende de la frecuencia de la radiación excitatriz, y la mayor o menor iluminación del metal influye en el número de electrones impulsados, pero no en la velocidad que adquieren.
De aquí que se buscara una explicación del fenómeno fotoeléctrico partiendo de la teoría de los quanta por el físico Alemán Marx Planck (1858 - 1947) en el año 1900. Según esta teoría la energía transportada por una radiación de frecuencia (f) es siempre un múltiplo entero del producto (h x f) donde (h) representa una constante universal que vale, en el S.I., h = 6,62 x 10 -34 Joules.s.
El, producto (h x F) constituye el cuanto de energía, es decir, la menor cantidad de energía que se puede obtener en una radiación de frecuencia (f): es como un átomo o grado de energía. Esto llevo a Einstein a replantear nuevamente la teoría corpuscular de la luz debido a Newton, diciendo que la luz consta de pequeños cuantos o gramos de energía, a los que llamó fotones.
Cada fotón de una radiación (luminosa) de frecuencia (f) transporta una energía.
E = h x f
Siendo:E: Energía del fotón
h: Constante universal, llamada constante de Planck; su valor es 6,63x10 -34 joule.s
f: Frecuencia de la radiación.
Observamos que según ésta ecuación:
· La energía radiante, tal como la luz, se propaga en paquetes de energía, cuyos tamaños son proporcionales a la frecuencia de la radiación.
· La energía ha de ser absorbida o emitida por cuantos completos, no siendo admisibles fracciones del cuanto.
En definitiva la energía, igual que la materia, presenta una estructura discontinua. A partir de la teoría de Planck, todas las energías están permitidas, sino sólo aquellas que sean múltiples de (h).La hipótesis de Planck ha sido confirmada y es una de la más fructíferas de toda la Física; la cual fue presentada en un Congreso de Berlín. Esta hipótesis, se basó en las radiaciones emitidas por cualquier fotón luminoso, indicando que no son un flujo continuo de ondas luminosas, sino una corriente de fotones individuales.
El Fotón lo podemos definir así:
Un fotón es la unidad de radiación electromagnética con una longitud de onda y una frecuencia determinada, que posee una cierta cantidad de energía llamada “cuanto de energía”.
BIBLIOGRAFIA
www.sc.ehu.es/.../fotoelectrico/fotoelectrico.htm
http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.ipen.gob.pe/site/centro_informacion/images/fotoelectrico.gif&imgrefurl=http://www.ipen.gob.pe/site/centro_informacion/principios_radioproteccion_01.htm&usg=__C7ffIyuzaeTD-jXZFIsJ-BARGkU=&h=207&w=299&sz=3&hl=es&start=0&sig2=lzNxMTA49KHvVaxFPx59Jw&zoom=1&tbnid=vlvWBFchnbOjzM:&tbnh=138&tbnw=203&ei=Vi2JTYK-FoeD0QGxpJ26Dg&prev=/images%3Fq%3Dfotoel%25C3%25A9ctrico%26um%3D1%26hl%3Des%26biw%3D1366%26bih%3D575%26tbs%3Disch:1&um=1&itbs=1&iact=hc&vpx=150&vpy=244&dur=1560&hovh=165&hovw=239&tx=157&ty=76&oei=Vi2JTYK-FoeD0QGxpJ26Dg&page=1&ndsp=19&ved=1t:429,r:6,s:0
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