La onda en este caso es una fluctuación en el campo electromagnético. Los campos electromagnéticos aplican fuerzas a las partículas cargadas eléctricamente. Los electrones de valencia en un metal son partículas cargadas negativamente.
Por lo tanto, se aplica una fuerza mecánica al electrón tanto en la interpretación de la onda como de la partícula. Si la luz es muy intensa, el proceso físico puede ser modelado aproximadamente por una onda o una partícula sin contradicción.
Si imagina la luz como una onda, entonces el campo eléctrico empuja y tira moviendo el electrón hacia adelante y hacia atrás muy rápidamente. El electrón alcanza alta velocidad en la dirección en el eje paralelo al campo eléctrico. La fuerza del campo magnético empuja el electrón solo en la dirección del vector de propagación de la luz.
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Por lo tanto, el movimiento promedio del electrón está en la dirección del vector de propagación. Sin embargo, el núcleo de oro está en el camino. Entonces el electrón se dispersa en cualquier dirección. Este es el efecto fotoeléctrico en una imagen puramente ondulada.
Esta imagen de onda se basa en la teoría electromagnética clásica. La ventaja de esta imagen es que uno puede explicar la interferencia y la difracción de las ondas de luz con mucha facilidad. Todas las reglas de la óptica clásica, incluidos los fenómenos de interferencia, se entienden fácilmente en términos de esta imagen de onda. El modelo también es consistente con la relatividad especial.
Sin embargo, esta imagen de onda literalmente se desintegra cuando la luz es muy tenue. Según esta imagen, todos los electrones deberían comenzar a salir de la superficie del metal al mismo tiempo predecible, incluso con luz muy tenue.
Si imagina la luz como un fotón, entonces la partícula es un fotón que tiene energía cinética y momento lineal. El fotón golpea el electrón, empujándolo en la dirección general de la velocidad del fotón. Ahora, esta colisión de dos cuerpos sería por sí misma elástica. Sin embargo, el núcleo de oro se interpone en el camino. Absorbe una pequeña cantidad de energía cinética y una gran cantidad de impulso.
Entonces el electrón se acelera en una dirección arbitraria. Este es el efecto fotoeléctrico en una imagen puramente de partículas.
La imagen puramente de partículas explica el resultado cuando la luz es cuando no hay interferencia o difracción. Funciona tanto con luz intensa como cuando la luz es muy tenue. Explica por qué los electrones se disparan en diferentes momentos.
Sin embargo, te dije que la imagen puramente ondulada predice que los electrones deberían salir disparados del metal al mismo tiempo, incluso con luz muy tenue. Esto no pasa El electrón se dispara en momentos impredecibles, aunque la tasa promedio es predecible. Entonces la imagen puramente ondulada debe ser correcta.
¡Espere! Esta imagen puramente de partículas es inconsistente con la interferencia y la difracción. ¡Entonces la imagen puramente ondulada debe ser correcta!
Entonces, ¿qué usa el científico cuando la luz es tenue y difractada? El efecto fotoeléctrico no puede explicarse por ninguna de las teorías puras.
Aquí es donde entra la mecánica cuántica. Cuando la luz es tenue y difractada, el científico debe usar la teoría cuántica. La teoría cuántica es una teoría híbrida donde la luz es tanto una partícula como una onda al mismo tiempo.
¡Así que sigue pensando débil y difractado! -)
