¿Qué es el efecto fotoeléctrico?
El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones producida por la incisión de luz de alta frecuencia en determinados metales.
Esto que a simple vista suena complicadísimo, es en realidad bastante sencillo. El efecto funciona así. La luz está formada por fotones. El metal está formado por átomos, alrededor de cuyo núcleo giran los electrones. Cuando se envian fotones contra los átomos del metal, los fotones "chocan" contra los electrones, haciendo que estos se exciten. Cuando un electrón se excita lo suficiente, escapa del núcleo atómico, y sale disparado.
Bien, ¿De qué depende cuánto se excita un electrón? Pues depende únicamente de la frecuencia de la luz incidente. Es importante entender que la cantidad de luz incidente (la intensidad), no tiene nada que ver con la energía que ganen los electrones.
Una buena manera de entenderlo es imaginarse a cien personas intentando saltar una valla de tres metros. Bien podrían ser mil personas las que estuvieran intentando saltarla, y en resultado sería el mismo, ninguna conseguiría saltar la valla. Sin embargo, si en lugar de tener muchas personas, tuviéramos un solo saltador, al que diéramos un gran impulso, este podría saltar la valla por si solo. La cantidad de saltadores depende de la intensidad de la luz incidente, y el impulso del saltador de la frecuencia. En la siguiente animación se aprecia fácilmente esta relación:
La frecuencia de la luz incidente se relaciona con la energía cinetica del electrón de la siguiente forma:
Siendo hv la energía de la luz incidente (el impulso que se le da al saltador), y v la frecuencia de esta, 1/2mv^2 la energía cinética de los electrones emitidos (el impulso que sobra después de que el saltador supere el muro), y hv0 la energía umbral para que escapen los electrones (el impulso mínimo que se le debe dar al saltador para que este pase la valla).
El efecto fotoeléctrico le sirvió a Einstein para ganar un premio Nobel.
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