No sé si los electrones funcionan como partículas u ondas, o tal vez como ambos, en el efecto fotoeléctrico.
¿Cómo se describe realmente el efecto fotoeléctrico mediante la dualidad onda-partícula?
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Fernando Briano
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La "dualidad partícula-onda" viene dada porque el comportamiento experimental de las partículas en el microcosmos se describe matemáticamente por mecánica cuántica . En la mecánica cuántica, la posición de una "partícula" sólo puede calcularse a partir de una distribución de probabilidad, el cuadrado complejo conjugado de la función de onda. La función de onda es una solución del problema de límites de la mecánica cuántica en cuestión. Así, un electrón no recorre un átomo en una órbita, sino que su ubicación probable está descrita por una orbital , un locus de probabilidad. El fotón entrante tiene su distribución de probabilidad/función de onda asociada.
El efecto fotoeléctrico se produce cuando un fotón de energía igual o mayor que la energía de enlace cuantificada del electrón , dispersa el átomo y el electrón es expulsado. La expresión matemática para la dispersión implica una función de onda global, cuyo cuadrado conjugado complejo da la distribución de probabilidad para el problema . Cada electrón individual expulsado tendrá un ángulo y una energía en el detector de electrones, una propiedad de las partículas, la distribución acumulativa de muchos de estos electrones se regirá por la función de probabilidad, es decir, la naturaleza ondulatoria de la interacción.
Dependiendo del experimento, los electrones pueden comportarse como una onda o como una partícula.
En el efecto fotoeléctrico es el electrón el que exhibe principalmente el comportamiento de las partículas. La energía cinética del electrón es igual a la energía del fotón menos la energía de enlace del electrón.
user3257624
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Hay muchos resultados experimentales que no concuerdan con la suposición de que la radiación electromagnética es un campo de ondas.
A. Asumiendo que la radiación es un campo de ondas, entonces sería absorbida gradualmente por el electrón y el tiempo necesario para trasnferir la energía necesaria para la extracción al electón es de ~1seg. Sin embargo, los electrones son extraídos después de ~10^-9 seg. tras el impacto de la radiación. Esto sugiere que la energía es absorbida instantáneamente, ya que existen paquetes de energía (fotones) que llevan la energía necesaria y que son absorbidos por el electrón instantáneamente y no gradualmente.
B. La corriente fotoeléctrica aparece cuando la frecuencia de la onda electromagnética es mayor que un límite inferior, independientemente de la intensidad de la radiación. Por lo tanto, la energía de las partículas antes mencionadas debería estar relacionada de alguna manera con la frecuencia de la radiación E/M (¡cuantos de Planck!)
Estas consideraciones, entre otras, son los resultados cualitativos que sugieren la naturaleza de partícula del campo E/M. Después de hacer la suposición de que los fotones existen y son los cuantos de energía de los que hablaba Planck, entonces se producen directamente los resultados experimentales correctos.
