Predicción de teoría clásica:
* intensidad: Según la teoría de las olas clásicas, la energía de la luz es directamente proporcional a su intensidad. Por lo tanto, aumentar la intensidad de la luz debería conducir a un aumento en la energía cinética de los electrones emitidos.
* frecuencia: La frecuencia de la luz no debe tener ningún efecto sobre la energía cinética de los electrones emitidos, siempre que la intensidad se mantenga constante.
Observaciones experimentales:
* intensidad: Los experimentos mostraron que aumentando la intensidad de la luz solo aumenta el número de electrones emitidos, no su energía cinética.
* frecuencia: Se observó que aumentando la frecuencia de la luz aumentó la energía cinética de los electrones emitidos, independientemente de la intensidad.
* Frecuencia umbral: Había una frecuencia mínima (frecuencia umbral) por debajo de la cual no se emitieron electrones, incluso con luz de muy alta intensidad.
El problema:
La teoría de la ola clásica no puede explicar estas observaciones. Predice que la energía de la luz se distribuye continuamente sobre el frente de onda y, por lo tanto, cualquier intensidad de la luz debería poder eliminar electrones del metal. También predice que la energía cinética de los electrones debe depender solo de la intensidad de la luz, no de su frecuencia.
Conclusión:
El fracaso de la teoría de las ondas clásicas para explicar el efecto fotoeléctrico condujo al desarrollo de la teoría cuántica de la luz , que postula que la luz existe en paquetes discretos de energía llamados fotones. La energía de cada fotón es directamente proporcional a la frecuencia de la luz (e =hν, donde h es constante de Planck y ν es la frecuencia). Esta teoría explica con éxito el efecto fotoeléctrico:
* Frecuencia umbral: La existencia de una frecuencia umbral se explica por el hecho de que se requiere una cantidad mínima de energía (Hν) para superar la función de trabajo del metal y expulsar un electrón.
* Energía cinética: La energía cinética de los electrones emitidos es directamente proporcional a la frecuencia de la luz, ya que la energía de cada fotón es directamente proporcional a la frecuencia.
* intensidad: El aumento de la intensidad de la luz simplemente aumenta el número de fotones incidentes en el metal, lo que lleva a que se expulgan más electrones.
Por lo tanto, el efecto fotoeléctrico es evidencia fuerte de la cuantización de la luz y no puede explicarse por la teoría de la ola clásica.
