El Boomeran(g)

Puesto que los electrones cuando se mueven producen corriente negativa, y que esta es proporcional al número de electrones que pasan por un punto del espacio, se puede medir tal número mediante algún procedimiento standard

(conectando un alambre al metal, por ejemplo). Por otro lado, podemos determinar la energía cinética de cada electrón, simplemente calculando la fuerza necesaria para detenerle. Recordemos que la energía cinética equivale a un medio de la masa por el cuadrado de la velocidad.

En una concepción de la luz como onda cabría esperar que,  según fuera la intensidad de la luz (la cual depende de la amplitud de onda, no de la frecuencia ni de la longitud[1]) se verificara lo siguiente:

a)      Se desprendiera del metal un mayor número de electrones.

b)      La velocidad, y por ende la energía cinética de tales electrones fuera mayor.

Pues bien, aunque la primera hipótesis fue efectivamente confirmada, la segunda no llegó jamás a serlo. En efecto, en 1902 Philip Lennard (1862-1947) demostró que para luz de una determinada frecuencia la energía cinética de cada electrón desprendido es independiente de la intensidad de la luz proyectada. Por el contrario, tal energía cinética crece cuando la frecuencia de la luz se acrecienta, cuando pasamos, por ejemplo, de la luz roja a la luz verde. Philip Lennard encontró incluso la fórmula de tal relación:

EC igual a un medio  de masa por velocidad al cuadrado, igual a

h · f - k

dónde k depende del metal f es la frecuencia y h es una constante llamada de Planck cuyo valor es  julios por segundo.

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En 1905 (año en el que pública también su texto sobre la relatividad restringida) Einstein da explicación de los resultados de Lennard mediante una nueva teoría:

-La luz es un conjunto de partículas llamadas fotones 

- La energía de cada fotón viene dada por la fórmula, E = h · f.

- La variable k de Lennard es reinterpretada por Einstein y concebida como el mínimo de energía que necesita el electrón para ser desprendido del metal (lo cual depende de la naturaleza de éste). De ahí que su energía cinética sea la que recibe, h f menos la que necesita para liberarse: E · C = h · f- k.

Puesto que cada fotón afecta a un electrón, si la luz es más intensa dentro de una frecuencia dada f, habrá más electrones desprendidos, pero no crecerá la velocidad de cada uno de estos. Por el contrario, si aumenta la frecuencia quedando invariante la intensidad, no cambiará el número de electrones desprendidos, pero sí su velocidad y con ello la energía cinética.

En suma, luz intensa significa muchos fotones por segundo, pero - si no se altera la frecuencia y ésta es reducida- quizás ni siquiera se da efecto foto-eléctrico. Este exige, como mínimo que se verifique que el producto h·f sea mayor que k. Ello en conformidad con una teoría de Max Planck, (1858.1947) quien había conjeturado que un átomo vibrando a la frecuencia f emitiría cantidades de energía no continuas, sino que serían siempre múltiples enteros de h·f,  vibración de f ciclos por segundo, h·f; vibración de 2f ciclos por segundo, 2h·f etc.

Así Planck y Einstein introducen quanta de luz que explicarían los efectos constatados por Lennard.

La cuestión que se plantea es la de saber si cambiando la teoría respecto a la naturaleza de la luz, es decir, haciendo de ésta un conjunto de partículas, conseguimos explicar otros fenómenos con la misma claridad como lo hacemos con el efecto foto-eléctrico. Sabido es que no es así. Determinados fenómenos en los que la luz interviene dan testimonio de la existencia  de interferencias que sólo se entienden  persistiendo en la idea de que la esencia de la luz es de tipo ondulatorio. De ahí la dualidad en el concepto de naturaleza que asumirá radicalmente la interpretación ortodoxa de la Mecánica Cuántica. Antes de abordar ésta en un nuevo anexo, quisiera hacer alguna consideración más sobre el electrón. 

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[1]Recordemos que una onda se caracteriza por las propiedades siguientes: longitud, l (así la que se da entre las dos crestas - o dos valles- consecutivas cuando se trata de olas); frecuencia, f ( número de veces que pasa una cresta por un punto dado); período 1/f (tiempo que tarda una determinada cresta en cubrir la distancia l que la separa de la siguiente); velocidad, l. f ( equivalente a la longitud l dividida por el período; en fin amplitud (altura de la cresta desde el nivel que se daría detallarse la mar en calma).

Recordemos asimismo que, a diferencia de un objeto determinado que es perfectamente ubicable espacialmente una onda no tiene ubicación determinada, se encuentra allí dónde están sus crestas y sus valles. Obviamente las crestas no tienen sentido independientemente de la onda misma, luego las consecutivas crestas tienen  soporte en lo continuo. Diferencia radical entre una onda y un objeto que constituye algo intrínsicamente discreto.

[Publicado el 08/3/2010 a las 09:00]

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