Apèndix capítol 4

EFECTE FOTOELÈCTRIC

L’any 1902, el físic Philipp Lenard va presentar els resultats de l’amidament precís d’un efecte observat per Heinrich Herz deu anys abans: quan s’il·luminava una làmina metàl·lica prima, s’aconseguia que la llum arrenqués electrons de metall.

L’explicació que va donar la física clàssica, tenint en compte que la llum era una ona, va ser la següent: les ones de llum topen contra els electrons de metall, de la mateixa manera que les onades del mar ho fan contra els grans de sorra. Com més intenses (més grans i fortes) siguin les onades, més empenta i energia transmetran als grans de sorra que en sortiran disparats. Així, amb la llum havia de passar el mateix: com més gran fos la intensitat (llum més brillant), els electrons de la placa metàl·lica serien arrencats amb més energia.

© Marisa Martínez

Però els resultats de Lenard indicaven una cosa completament diferent. Quan s’augmentava la intensitat de la llum també s’incrementava el nombre d’electrons arrencats, per bé que no incrementava l’energia amb la qual en sortien disparats. Fins i tot un feix de llum molt tènue era capaç d’arrencar alguns electrons.

Els experiments que es van dur a terme a continuació van demostrar, a més, que hi havia un cas particular (si la freqüència de la llum era prou petita),^[1] en el qual, per molt que augmentéssim la intensitat i la féssim més brillant, no aconseguiríem desprendre ni un sol electró.

Amb la hipòtesi d’Albert Einstein segons la qual la llum està formada per petites partícules (els quàntums d’energia coneguts generalment com a fotons), es pot explicar l’efecte fotoelèctric.

Einstein va imaginar que un únic fotó era absorbit per un únic electró de la placa, tot transferint-li l’energia suficient per fugir del metall. Si il·luminem la placa amb més intensitat, augmentarem el número de fotons, amb la qual cosa aconseguirem augmentar el número d’electrons arrencats.

Segons la llei de Planck, com més elevada sigui la freqüència del feix de llum, més gran serà l’energia dels fotons. Un focus de llum amb una freqüència massa baixa estaria compost per fotons amb una energia tan baixa que no tindrien prou força per arrencar electrons del metall. Seria com si pretenguéssim moure un tot terreny llançant-hi una boleta per darrere. L’augment de la intensitat només ens faria tenir més cotxes i més boletes amb les quals dur a terme una fita impossible.^[2]