En el efecto fotoeléctrico, ¿el fotón tiene un tamaño menor que un electrón, ya que se dice que un fotón expulsa solo un electrón?

Cuando se considera el efecto fotoeléctrico, una de las preguntas que debe hacerse es: “¿Cómo ayuda la teoría de la dualidad onda-partícula a resolver la pregunta de cómo un electrón con el tamaño de [matemáticas] 10 ^ {- 15} [ / math] m puede absorber una longitud de onda de [math] 6 \ times 10 ^ {- 7} [/ math] m (es decir, algo que es [math] 10 ^ {8} [/ math] veces mayor? ”Aunque La dualidad onda-partícula puede parecer una solución de carta blanca para cualquier pregunta relacionada con fotones, un examen más detallado revela que esto no es necesariamente así. La dualidad onda-partícula (que es una de las piedras angulares de la mecánica cuántica) parece implicar que en de alguna manera aún inexplicable y justo antes de que el fotón llegue al electrón, se convierte de una onda en una partícula minúscula (de tamaño inferior a [matemática] 10 ^ {- 15} [/ matemática] m) y es totalmente absorbida por el fotón. ¿Puede ser esto cierto? Mira lo que Einstein tenía que decir (parafraseando):

“Un solo fotón, cuya longitud de onda es más baja que la longitud de onda umbral para un metal específico, tiene la energía requerida para expulsar un electrón creando así el efecto fotoeléctrico observado”.

Según Einstein, es un fotón único que interactúa con un electrón para dar lugar al efecto fotoeléctrico. Sin embargo, cuando se considera la gran discrepancia entre el tamaño de la onda entrante y la del electrón, surgen dudas. Es una gran tentación simplemente barrer el tema debajo de la alfombra y simplemente asumir que la transición de onda a partícula (en las cantidades correctas en términos de tamaño) tiene lugar. Esta es una de las razones por las que la mecánica cuántica trata la frecuencia de un fotón como una propiedad hipotética, principalmente útil para calcular la energía de un fotón y para nada más. Otra suposición natural que surge del razonamiento anterior es que la onda de luz entrante crea una especie de colectivo de todos los átomos y electrones en su camino a partir del cual surge un consenso sobre qué electrón lo absorberá y será expulsado. Ambas suposiciones requieren no solo un salto de la imaginación sino también de fe.

La visión de la teoría Gestalt Aether del efecto fotoeléctrico es que la dualidad onda-partícula existe, solo que no en la forma en que la mecánica cuántica pensaba que existía. La teoría del éter de la Gestalt sostiene que un fotón es la simbiosis de una onda y una partícula de la misma manera que las ondas de sonido ultrasónicas utilizadas en la litotricia para romper cálculos renales son ondas que exhiben propiedades de partículas (capacidad para romper objetos sólidos). GAT sostiene que los fotones están compuestos de pulsos de energía emitidos y absorbidos por el electrón para mediar su energía. La estructura del fotón, que está formada por bandas de energía rodeadas por un campo electromagnético solenoidal, es la de un pequeño polo electromagnético (más pequeño que [matemático] 10 ^ {- 15} m [/ matemático]), que es capaz de mantener su energía intacta con el tiempo.

Según GAT, la frecuencia de un fotón indica la velocidad a la que un electrón emite o absorbe. Por lo tanto, la luz a 600 nm significa que los electrones individuales emiten fotones de esa longitud de onda a una velocidad de 500 THz por segundo. Dado que estos fotones son completamente compatibles con la absorción y emisión individual de electrones y poseen una frecuencia, longitud de onda y energía bien definidas (en este caso, 2.06 eV), el efecto fotoeléctrico ya no plantea explicaciones esotéricas u de otro mundo y se convierte simplemente en la energía de fotón requerido para superar la función de trabajo particular del material en cuestión.

Cuando consideramos la naturaleza de la partícula de la luz, tenemos que considerar que la luz se compone de partículas que se conocen como fotones. Cada fotón lleva una cantidad definida de energía y, por lo tanto, los fotones se conocen como paquetes de energía. En efecto fotoeléctrico cuando la luz cae sobre la superficie del metal, los electrones en la superficie del metal absorben estos fotones (es decir, energía) y se expulsan de la superficie del metal. Solo entonces los electrones son expulsados ​​de la superficie del metal cuando obtienen suficiente energía del fotón para superar su energía de unión. Por lo tanto, se requiere luz de una frecuencia definida para expulsar un electrón de cualquier superficie metálica. Porque la energía del fotón depende de la frecuencia de la luz dada por la relación E = hv, donde v es la frecuencia del haz de luz. Entonces, un fotón puede expulsar solo un electrón, ya que a la vez un electrón puede absorber solo un fotón.

No hay tamaño de fotón porque no son partículas, en realidad son solo paquetes de energía.

En realidad, el fotón no es una partícula, el fotón es un paquete unitario de energía de la luz en efecto fotoeléctrico. Mientras que el electrón es una partícula. En efecto fotoeléctrico, los fotones proporcionan energía externa a los electones para que puedan evolucionar desde la superficie del metal.

Esto está mal porque solo un fotón expulsará solo un electrón porque un fotón tiene algo de energía si esa energía es igual o mayor que la energía de expulsión del electrón, entonces solo el electrón expulsará, de lo contrario, algunos fotones más ayudarán en la expulsión del electrón al proporcionar energía..

Con referencia a su pregunta, el fotón no tiene ningún diámetro físico, pero puede representarse en términos de sección transversal y esto depende de la interacción del fotón. Los fotones interactúan bastante fuertemente con los electrones y tienen una sección transversal relativamente grande, pero con los neutrones la interacción es más pequeña.

Espero que ayude ……