El efecto fotoeléctrico: un estudio desde el punto de vista semi-clásico que permite su explicación sin hacer uso del concepto de cuanto de energía
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2016-06-28
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En 1905 Albert Einstein publica su artículo “Sobre un punto de vista heurístico concerniente a la producción y transformación de la luz” donde por primera vez se logra dar una explicación al fenómeno del desprendimiento de electrones desde una superficie metálica como consecuencia de la incidencia de un haz de luz sobre dicha superficie. La explicación se basa en el concepto de cuanto de energía introducido por Max Planck. En 1968 Willis E. Lamb Jr. y Marlan O. Scully en su artículo “El efecto fotoeléctrico sin fotones” buscan dar una explicación al mismo efecto estudiado y teorizado por Einstein, reemplazando el concepto de fotón por una onda electromagnética clásica la cual será la encargada de estimular los electrones del átomo hasta el punto de lograr desprenderlos del mismo. En este caso, haciendo uso de la imagen de interacción o imagen de Dirac y la teoría de perturbación dependiente del tiempo se busca dar una explicación probabilística a la interacción entre átomo y la radiación. En este trabajo se reproducen los cálculos llevados a cabo por Lamb y Scully, mostrando cómo a partir de un modelo semi-clásico se logra explicar los resultados experimentales del efecto fotoeléctrico de la misma manera como lo hace la explicación basada en el concepto de fotón.
Resumen
In 1905 Albert Einstein published his article “On a Heuristic View of the Production and Transformation of Light” where for the first time in the history of physics an explanation to the detachment of electrons from a metallic surface as a consequence of the incidence of a light ray on it at a certain frequency is given. The explanation was based on the contribution of Max Planck and his concept of photon as a corpuscle of light. In 1968 Willis E. Lamb Jr and Marlan O. Scully in their article “The photoelectric effect without photons” look for an explanation to the same effect studied and theorized by Einstein without resorting to the concept of photon which is replaced by a classical wave that will be the one in charge of stimulating the electrons of the atom until the point of releasing them. In this case, by using the interaction picture and the time-dependent perturbation theory, a probabilistic explanation of the radiation-matter interaction is presented. In this work, we reproduce the calculations carried out by Lamb and Scully. It is shown how from a semi-classical model the experimental results from the photoelectric effect can be explained in a similar fashion as the model based on the concept of photon does it.
Palabras clave
Efecto fotoeléctrico, Teoría de la perturbación, Imagenes de la mecánica cuántica, Imágen de interacción, Cuanto de energía
Materias
Licenciatura en Física - Tesis y disertaciones académicas, Teoría cuántica, Fotones, Fotoelectricidad