El Efecto Fotoeléctrico

El Fascinante Mundo del Efecto Fotoeléctrico

¿Qué es el Efecto Fotoeléctrico?

Descubierto por Heinrich Hertz en 1887 y explicado por Albert Einstein en 1905, el efecto fotoeléctrico es un fenómeno donde los materiales emiten electrones al ser iluminados con luz de cierta frecuencia. ¡Este descubrimiento le valió a Einstein su Premio Nobel!

Conceptos Clave:

• Fotones: Paquetes discretos de energía lumínica (cuantos de luz)
• Frecuencia umbral (\(f_0\)): Mínima frecuencia necesaria para arrancar electrones
• Función trabajo (\(\Phi\)): Energía mínima requerida para liberar electrones

Explicación Matemática

La energía de un fotón se calcula con:

\[ E = hf \]

Donde:
\(h = 6.626 \times 10^{-34} \, \text{J·s}\) (Constante de Planck)
\(f = \) Frecuencia de la luz

La energía cinética máxima de los electrones emitidos:

\[ K_{\text{max}} = hf - \Phi \]

Ejercicio de Aplicación

Problema: Un metal con función trabajo de 2.28 eV es iluminado con luz de 250 nm. ¿Se emitirán electrones? Si es así, ¿cuál será su energía cinética máxima?

Solución:

1. Calcular energía del fotón: \[ E = \frac{hc}{\lambda} = \frac{(6.626 \times 10^{-34})(3 \times 10^8)}{250 \times 10^{-9}} = 7.95 \times 10^{-19} \, \text{J} = 4.97 \, \text{eV} \]
2. Comparar con función trabajo: \[ 4.97 \, \text{eV} > 2.28 \, \text{eV} \Rightarrow \text{¡Sí hay emisión!} \]
3. Calcular energía cinética máxima: \[ K_{\text{max}} = 4.97 \, \text{eV} - 2.28 \, \text{eV} = 2.69 \, \text{eV} \]

¿Por qué es importante?

Este efecto demostró la naturaleza cuántica de la luz y es fundamental en:
🔵 Celdas solares
🔵 Sensores digitales
🔵 Sistemas de visión nocturna