Escuela Politcnica Nacional

Escuela Politcnica NacionalFacultad de Ingeniera Elctrica y ElectrnicaFsica General IIIIntegrantes:Mara Fernanda MejaHernn PozoBryan SagnaySebastin VacaCurso: GR2Cuantizacin de la Radiacin

Historia:

En 1905, Albert Einstein desafi los xitos de la teora clsica ondulatoria de la luz de Maxwell. En donde identific una inconsistencia entre la cuantizacin de los osciladores en las paredes del cuerpo negro de Planck y la insistencia de ste en que la radiacin de la cavidad constaba de ondas electromagnticas clsicas.

Weber, en 1871, y Stoney, en 1881, haban desarrollado tericamente el concepto y el valor numrico para la carga elctrica fundamental, la carga del electrn.En 1897 Thomson y Zeeman pudieron determinar la razn de la carga a la masa del electrn, pero el experimento de la gota de aceite de Millikan constituy la primera medicin directa de una carga aislada.

Breve descripcin de la Radiacin La radiacin es la emisin, propagacin y transferencia de energa en cualquier medio en forma de ondas electromagnticas o partculas.Una onda electromagntica es una forma de transportar energa (por ejemplo, el calor que transmite la luz del sol).

El tema de la radiacin ha sido de gran inters en la comunidad cientfica, se han realizado muchos estudios como por ejemplo la radiacin del cuerpo negro, que fue descrita por Planck.Donde la intensidad de la radiacin emitida por un cuerpo negro con una temperatura T viene dada por la ley de Planck:

Observando la radiacin del cuerpo negro, Planck postul en 1900 que la energa absorbida o emitida por la materia no es continua , sino que se transfiere en unidades elementales de energa, cuantos de energa o fotones. La energa de un fotn es , donde es la constante de Planck (6,62 10-34Js) y es la frecuencia de la energa radiante absorbida o emitida.

Emisin electrnica:

Los electrones pueden ser extrados de los metales por los siguientes mecanismos:Por emisin termoinica, donde los electrones son emitidos por la superficie calentada de un metal.Por emisin secundaria, donde las partculas energticas, incidentes sobre algunos materiales, liberan an otros electrones de la superficie.Por emisin de campo, donde un campo elctrico intenso extrae electrones de la superficie de un metal.Por efecto fotoelctrico, donde la luz incidente sobre un metal expulsa electrones de la superficie.

Efecto fotoelctrico:

El efecto fotoelctrico fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887 cuando estudiaba las ondas electromagnticas predichas por la teora de Maxwell del campo electromagntico. Hertz descubri que una descarga elctrica entre los electrodos ocurre fcilmente cuando sobre uno de ellos incide la luz ultravioleta.

En la siguiente figura se muestra un aparato utilizado para estudiar el efecto fotoelctrico:

La curva de la siguiente figura, muestra a la corriente fotoelctrica como funcin de la diferencia de potencial V:

Si V se hace lo suficientemente grande, la corriente fotoelctrica alcanza cierto valor lmite, conocido como valor de saturacin, para el cual todos los fotoelectrones emitidos desde A son recogidos por la copa B.

Cuando se usa luz incidente de diferente frecuencia, pero de igual intensidad, el nmero de electrones ms energticos sern los emitidos por la luz de mayor frecuencia.

Aqu la corriente de saturacin depende de la intensidad y no de la frecuencia, pero el potencial de frenado se hace mayor (ms negativo) a medida que aumenta la frecuencia incidente.

Efecto fotoelctrico vs la teora clsica ondulatoria de la luzLa teora ondulatoria exige que el vector elctrico oscilante E aumente en amplitud conforme aumenta la intensidad del haz luminoso. Sin embargo, la figura 2 muestra que es independiente de la intensidad de la luz.Segn la teora ondulatoria, el efecto fotoelctrico debera ocurrir para cualquier frecuencia de la luz. Sin embargo, se ha demostrado que para cada superficie existe una frecuencia de corte caracterstica. Y que para frecuencias menores a esta, el efecto fotoelctrico no ocurre.En la teora clsica, la energa luminosa se encuentra distribuida sobre el frente de onda. Entonces si la luz es suficientemente dbil existir un tiempo de retraso mensurable. Durante este intervalo el electrn deber absorber energa del haz hasta acumular la suficiente para escapar. Sin embargo, nunca se ha medido un tiempo de retraso mensurable.

Teora cuntica de Einstein del efecto fotoelctricoEn 1905, Einstein supuso que la radiacin incidente consista de paquetes de energa localizada , que viajan con la velocidad de la luz, y desarroll correctamente la teora del efecto fotoelctrico.

Cuando los fotones caen sobre una superficie metlica, puede pasar lo siguiente:Los fotones pueden ser reflejados de acuerdo con las leyes de la ptica.Los fotones pueden desaparecer, cediendo toda su energa para expulsar los electrones.

En la siguiente figura se pueden obtener datos para graficar contra la frecuencia incidente, para tres diferentes metales:

Aqu se puede observar una relacin lineal entre y v, y que para distintos metales las rectas no son las mismas, aunque son paralelas.

Aplicaciones:

Las medidas realizadas por Millikan para el potencial de frenamiento en funcin de la frecuencia para el caso del sodio, en donde la frecuencia de corte es igual a .

Algunas otras aplicaciones las encontramos en los detectores de movimiento; en el alumbrado pblico; en las celdas solares de los satlites, calculadoras, y relojes; o durante una funcin de cine, ya que el audio que escuchamos es producido por seales elctricas que son provocadas por los cambios de intensidad de la luz al pasar por la pista sonora que viene en la cinta cinematogrfica.

GRACIAS POR SU ATENCIN