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Antecedentes al efecto fotoeléctrico - Contenido educativo

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Subido el 4 de mayo de 2020 por Àngel Manuel G.

73 visualizaciones

En este vídeo se expone una de las motivaciones para empezar a utilizar la teoría corpuscular de la luz y la dualidad onda-partícula, que llevará al desarrollo del efecto fotoeléctrico.

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En este vídeo vamos a hablar sobre la dualidad onda-partícula de la luz, 00:00:07
en concreto sobre el efecto fotoeléctrico y cuándo fue descubierto. 00:00:11
Para hacernos una idea, aquí tenemos una línea de tiempo 00:00:16
y vamos a señalar el contexto científico de la época. 00:00:19
Por aquí, en 1687, Newton publicó su libro 00:00:24
que se conoce popularmente como Principia, donde describía las leyes de Newton. 00:00:34
Newton se hizo muy famoso con este libro y entonces fue uno de los grandes referentes. 00:00:40
Muy poquito después, un científico llamado Huygens, aquí en 1690, 00:00:47
Huygens dijo que la luz era una onda. 00:00:59
Entonces vamos a poner aquí onda. 00:01:03
Que más adelante fue la teoría más aceptada, pero resulta que justo en 1700, Newton, que era muy famoso, dijo que la luz era un corpúsculo. 00:01:05
Entonces aquí vamos a poner partícula. 00:01:30
Y resulta que, como Newton era muy famoso, fue la teoría más aceptada hasta que Young, en 1801, hizo el experimento de la doble rendija y se observó un patrón de interferencia. 00:01:32
Todo el siglo XVIII se pensó que la luz era un corpúsculo, gracias a que Newton era tan famoso. 00:01:58
Después, en el siglo XIX, todo el mundo pensó que la luz era una partícula, perdón, una onda 00:02:04
porque ya habíamos descubierto el experimento de la doble rendija, entonces ahora era una onda 00:02:13
Hasta llegar a 1905, en el que Einstein dio una explicación al efecto fotoeléctrico 00:02:19
entonces vamos a hablar ahora del efecto fotoeléctrico y entonces aquí la luz pasó a ser ambas cosas 00:02:32
tanto una onda como una partícula, una onda tenía que ser porque ya se había demostrado 00:02:39
esta fue una demostración 00:02:44
pero Einstein dio una explicación a un fenómeno que solamente se podía comprobar si la luz era una partícula 00:02:46
por lo tanto esto fue una demostración de un fenómeno que se había descubierto poco antes en 1902 00:02:55
Pues vamos a hablar entonces de este fenómeno conocido como el efecto fotoeléctrico 00:03:01
La primera vez que se vio, lo vio un científico llamado Hertz 00:03:07
Que observó que las partículas se descargaban 00:03:11
Simplemente por estar en el vacío y se descargaban más deprisa si recibían luz ultravioleta 00:03:18
Esto fue un fenómeno muy cualitativo 00:03:24
Pero entonces un colaborador suyo, Lennart, hizo un experimento con la siguiente distribución 00:03:27
tenía un tubo de rayos catódicos en el que había abierto una ventana esta 00:03:36
ventana era una ventana de cuarzo no quitaba el vacío del interior del tubo y 00:03:47
colocaba colocó aquí dos láminas metálicas estas láminas 00:03:53
metálicas las conectó a través de un amperímetro 00:04:02
y con una pila y esta pila le podíamos cambiar el potencial lo que 00:04:07
hizo a continuación fue lanzar luz de diferentes frecuencias a través de la 00:04:18
ventana de cuarzo de manera que incidiesen sobre una lámina metálica lo 00:04:26
que se descubrió más tarde es que esto arrancaba electrones 00:04:31
que salían hacia allá esto en realidad se había descubierto ya lo había descubierto thompson 00:04:37
cuando descubrió el electrón lo que se descubrió es que dependía de qué tipo de luz lanzarse nos 00:04:43
estos electrones que les llamamos fotoelectrones tienen un cierto comportamiento en el que generan 00:04:47
una corriente este este esta pila de potencial variable lo que nos sirve es para ver si podemos 00:04:54
frenar este movimiento de electrones estableciendo una diferencia de potencial entre estas dos 00:05:02
placas. Pues bien, lo que se esperaban cuando hicieron este experimento es que si pintamos 00:05:07
una gráfica del potencial que yo doy con la pila y la intensidad que yo mido en el 00:05:23
amperímetro, cuando yo haga un experimento con una cierta intensidad luminosa, yo esperaría 00:05:31
que la intensidad fuese creciendo hasta un valor de saturación y si lo hago con otra cierta 00:05:40
intensidad luminosa mayor lo que yo esperaría es que el valor de saturación creciese y 2 es 00:05:52
grande comparada con y 1 también observamos que el cierto potencial que yo tengo que hacer para 00:06:03
frenar estos electrones esperaban que fuese mayor si crecía la intensidad pues bien esto es lo 00:06:09
esperado que fue lo que encontraron en realidad pues bien lo que encontraron en realidad fue lo 00:06:18
siguiente cuando midieron voltaje contra intensidad vieron que si lanzaban luz vamos a poner un poco 00:06:29
más de negativo hacia acá vieron que si lanzaban luz ultravioleta pero de poca energía que la 00:06:44
pintamos roja, lo que veían es que con poca intensidad y sub 1, que es la pequeña, tenían 00:06:56
esto, pero si subían la intensidad no cambiaban el potencial de frenado y sub 2. Vieron que 00:07:07
este efecto que se esperaban encontrar no ocurría. Pero hicieron otra cosa más y es 00:07:18
cambiar el tipo de luz a una más energética, es decir, con una longitud de onda menor. 00:07:26
y lo que vieron es que cuando la longitud de onda era menor se conseguía el mismo valor de 00:07:32
saturación y si ponían la misma intensidad que 2 se conseguía la misma intensidad que saturación 00:07:45
pero cambiaba el potencial de frenado y el potencial de frenado sí que dependía de la 00:07:55
frecuencia de la luz esto no tenía ningún tipo de sentido con lo que se había visto hasta el 00:08:02
entonces había dos fallos, que el potencial de frenado no dependía de la intensidad luminosa, esta ahí es intensidad luminosa, intensidad lumínica o luminosa 00:08:09
y también observaron que el potencial de frenado sí dependía, sí depende, de la longitud de onda o de la frecuencia de la luz incidente. 00:08:32
Observar otra cosa que no se representa en estas gráficas, que es que esta corriente que se establece es aproximadamente instantánea. 00:08:51
en realidad se ha llegado a medir que el tiempo que tarda en aparecer 00:09:03
que tardan en aparecer electrones desde que iluminamos es más pequeño que 10 a la menos 9 segundos 00:09:11
y si se hacen los cálculos adecuados con física clásica con la que se conocía hasta el momento 00:09:16
hasta 1905 debería tardar alrededor de un minuto 00:09:22
con una serie de asunciones que en realidad no son adecuadas 00:09:32
con lo cual debería tardar bastante más que un minuto en empezar a emitir electrones. 00:09:38
Estas tres incongruencias no se pudieron explicar en 1902 cuando Lennar hizo este experimento 00:09:43
y fue Einstein en 1905 con su artículo sobre el efecto fotoeléctrico 00:09:49
basándose en teorías de la época como la teoría de Planck para la radiación del cuerpo negro 00:09:54
que consiguieron explicar por qué ocurría este fenómeno de esta manera. 00:10:10
Valoración:
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Materias:
Física, Química
Niveles educativos:
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  • Bachillerato
    • Segundo Curso
Autor/es:
Àngel Manuel Gómez Sicilia
Subido por:
Àngel Manuel G.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
Visualizaciones:
73
Fecha:
4 de mayo de 2020 - 21:22
Visibilidad:
Público
Duración:
10′ 29″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1024x576 píxeles
Tamaño:
388.29 MBytes

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