lunes, 8 de noviembre de 2010

Luz, energía, color y efecto fotoeléctrico

En uno de los artículos mas vistos del blog, hablábamos una vez sobre la luz blanca y los colores y del famoso experimento de Newton sobre la dispersión de la luz con un prisma. Será un tema sobre el cual volveremos en breve para realizar otro post, pero hoy os vengo a hablar sobre la energía de cada uno de los colores. Y es que según la teoría ondulatoria de la luz, la luz es tan solo una pequeña zona de la radiación electromagnética con unas frecuencias determinadas que dan unos colores determinados (para cada color una frecuencia determinada).



¿Tienen todos los colores la misma energía?

Lo cierto es que se trata de otro caso resuelto por Mr. Albert Einstein (con la estimada colaboración de Mr. Max Planck). Siglo XIX. En una época en la que ya nadie daba un duro (euro) por la teoria corpuscular de la luz, y las leyes de Maxwell de las ondas electromagnéticas eran ya irrefutables, aparecen diferentes experimentos inexplicables por esta teoría. Se trata de los clásicos experimentos de los espectros de emisión y absorción (del que ya hicimos un artículo), la radiación de un cuerpo negro, el efecto Compton y el efecto fotoeléctrico.

Este último efecto consistía en irradiar una placa de un metal (zinc). Al irradiarla con luz, a partir de una cierta frecuencia, el metal era capaz de liberar los electrones obteniendo corrientes eléctricas. Éste fenómeno fue descubierto por Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) y no podía explicarse por la teoría ondulatoria. Lo que se observaba era que tan solo a partir de una cierta frecuencia empezaba el metal a crear electricidad, así por mucho que se aumentase la intensidad de la luz, pero con frecuencias bajas el experimento no funcionaba.

¿Como se podía explicar?

Tras la descripción corpuscular de la luz de Max Planck (que la luz estaba cuantizada y formada por partículas sin masa pero con energía llamadas fotones), Einstein explicó el efecto fotoeléctrico. Al irradiar con luz de poca energía, los fotones no son capaces de arrancar el electrón del metal. Al aumentar la intensidad estamos aumentando la cantidad de fotones, pero al ser de la misma intensidad tampoco pueden arrancar el electrón.




Se puede hacer la analogía de la mesa y las pelotas de ping pong. Si lo que intento es romper la mesa y lo intento con la caída de 20 pelotas de ping-pong, ésta no se romperá. Si lo vuelvo a intentar con 20000 pelotas de ping pong, tampoco la podre romper. Necesitaré otro material (otro foton de mayor energía) para romperlo (esfera de hierro desde una gran altura= fotón azul).

Aquí lo tenemos demostrado con un experimento sencillo. Se cargan las varillas de un electroscopio. Para volver a descargarlas se utiliza un radiación de luz ultravioleta. Al aplicarlas la varillas no se repelen y vuelven a su sitio.



La explicación, adaptada a la excitación de una hoja pintada con pintura fosforescente, se puede encontrar en el siguiente vídeo: (Se trata del vídeo número 100 de Cluster y el primero (y último..?) en el que salgo hablando):




Mas información sobre el efecto fotoeléctrico:

Vídeo antiguo, pero sumamente interesante:




En la página de La Universidad de Colorado podemos encontrar un fantástico simulador del efecto fotoeléctrico, que podemos descargar fácilmente a nuestro ordenador. Aquí tenéis el vídeo explicativo sobre el simulador.




Saludos

Sergio

8 comentarios:

Durian Zheitk dijo...

Al principio no entendí nada ¬_¬, pero con los demás videos comprendí perfectamente. Ojala sigan saliendo artículos como estos, ya que siempre quise comprender algo de física y con los libros nomás no entiende uno. (quedo perfecto el vídeo con los leds).

Sergio Paredes dijo...

¡¡Muchísimas gracias Zurian!!!Esa es la idea del blog. Por un lado, ayudar a profes de física y química y ciencias en general con recursos, y por otro lado a intentar hacer comprensible temas complicados de ciencias para todos. ¡¡Me alegro que lo entendieras!!

Un saludo

Sergio

Rafa Japón dijo...

Sergio, tienes aquí a un seguidor acérrimo. Ahora que por fin estoy fijo en un instituto voy a empezar a cacharrear yo también y a grabar las experiencias con los nenes.

Una pregunta, dónde has conseguido ese led UV?

Felicidades

Rafa Japón dijo...

Sergio, aquí un gran seguidor de tu trabajo. Ahora que tengo la plaza definitiva en un instituto, voy a empezar a cacharrear yo también y a grabar todas las experiencias.

Una pregunta, dónde conseguiste ese led UV?

Gracias

Sergio Paredes dijo...

Muchas gracias Rafa,

me alegro mucho que te guste y... ¡¡ánimo con tus vídeos!!

Saludos

Sergio

Rafa Japón dijo...

Gracias, Sergio. Recuerdas dónde compraste ese led UV?

Sergio Paredes dijo...

Hola Rafa,

perdona, venía en uno de esos packs de juguete donde puedes escribir mensajes de espía...ya realizaré también algún artículo sobre esto en el blog,

Un saludo

Rafa Japón dijo...

Gracias, estaré atento.

Buscando un poco los he encontrado en ebay por dos duros.

Un saludo

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