Naturaleza corpuscular de la luz y naturaleza ondulatoria del electrón
Primero se ilumina sodio con luz violeta de longitud de onda de 400 nm. Se aumenta la intensidad de la luz y se estudian el número de electrones emitidos en 1 segundo y su energía cinética máxima.
Cambiar las condiciones:
Cambiar los valores con el control deslizante
光の強さを4倍にすると、電子の最大運動エネルギーは何eVか？
赤い光（650 nm）を4倍に強めると、電子は出るか？
Explicar el fenómeno a partir de las ecuaciones
1Se ilumina un metalKmáx∝ν − ν₀……
2Se considera la luz como un conjunto de partículasE=h ν……
3Se aplica la conservación de la energía a 1 electrónKmáx=h ν−W……
4Se calcula la longitud de onda umbral para la emisión de electronesλ₀=h cW……
Hasta aquí se ha estudiado la transferencia de energía de los fotones a los electrones. A continuación se estudia la transferencia de energía de electrones acelerados a fotones de rayos X y se calcula la longitud de onda mínima.
5Se producen rayos X al hacer incidir electrones acelerados sobre un metalλmín=h ce V……
6Se determina la cantidad de movimiento del fotónp=hλ……
7Se plantean las leyes de conservación para una colisión entre un fotón y un electrónh cλ+m c²=h cλ′+Ee……
8Se elimina la energía Ee del electrón(p − p′)² c²+2 (p − p′) m c³=pe² c²……
9Se elimina la cantidad de movimiento del electrón y se calcula el cambio de longitud de ondaλ′ − λ=(hm c)(1 − cosφ)……
10Se atribuyen propiedades ondulatorias también al electrónλ=hp……
11Se hacen incidir electrones sobre un cristal2 d sinθ=n λ……
12Se hacen pasar electrones de 1 en 1Densidad de probabilidad de la posición de detección∝|amplitud de probabilidad ψ|²……
Lo aprendido en este capítulo
En el efecto fotoeléctrico, la energía de la luz se absorbe en unidades de fotones. Para un mismo metal y una misma frecuencia que permita la emisión de electrones, aumentar la intensidad de la luz aumenta el número de electrones emitidos sin modificar su energía cinética máxima. Los electrones se detectan de 1 en 1, pero al acumularse numerosos puntos de detección se forman franjas de interferencia. La longitud de onda del electrón se expresa como λ=h/p.
0.80 eVKmáx permanece igual aunque la intensidad se multiplique por 4
En estas condiciones, aunque la intensidad de la luz roja (650 nm) se multiplique por 4, no se emite ni 1 electrón.
En la vida cotidianaEn el sensor de imagen de una cámara, la absorción de fotones por un semiconductor genera portadores de corriente eléctrica, como electrones. Su presencia se registra como una señal eléctrica.
Resumen detallado
El efecto fotoeléctrico mostró que la luz está formada por partículas con una energía hν. Al aumentar la intensidad de la luz, solo aumenta el número de fotones, por lo que la energía máxima de 1 electrón depende de la frecuencia. La difracción de electrones mostró que los electrones tienen un comportamiento ondulatorio, con una longitud de onda h/p. Estos resultados no se pueden deducir de la ecuación de movimiento y deben aceptarse a partir de la evidencia experimental. Aun así, la conservación de la cantidad de movimiento y de la energía seguía siendo aplicable a las colisiones entre fotones y electrones. El estudio universitario de la mecánica cuántica comienza con la búsqueda de una ecuación que describa el movimiento de estas entidades que se comportan como partículas y como ondas.