El efecto fotoeléctrico fue el primer paso para algo más grande, la teoría cuántica. La explicación a este fenómeno le concedió a Albert Einstein el premio nobel en 1921.
Nuestro concepto común de onda y de partícula no tiene nada de misterio, una partícula es una pequeñísima cantidad de materia, mientras una onda solo es una fluctuación que transporta energía, como la provocada por una piedra que cae en un lago, para nuestras impresiones sensoriales son cosas totalmente distintas y en mecánica clásica también las describimos matemáticamente de una manera totalmente distinta.
Ya hemos hablado antes sobre la luz, y su naturaleza como onda electromagnética, la luz, como cualquier otra onda transporta energía, entonces el lógico pensar que al iluminar alguna zona lo que estas haciendo es cederle un poco de energía.
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Para entender mejor el tema de esta ocasión es necesario que estés consciente de la forma de la materia, toda la materia que existe está formada por pequeñísimos átomos compuestos por protones y neutrones en un núcleo, y electrones orbitando alrededor de ese núcleo, estos átomos se pueden unir entre sí para formar compuestos más grandes, todo lo que podemos ver y tocar está formado por miles de billones de átomos unidos, pero la forma en la que se unen varía para cada material, en los metales por ejemplo, los átomos están muy unidos entre sí y los núcleos están cubiertos por una nube de electrones, es decir que prácticamente la individualidad de cada átomo se perdió y ahora los electrones que inicialmente orbitaban alrededor de un solo núcleo ahora viajan a través de todo el metal con total libertad, esta nube de electrones que caracteriza a los metales es la razón por la que estos son buenos conductores eléctricos, pues la corriente eléctrica no es otra cosa más que electrones viajando a través de un material, lo que enciende tus aparatos y le da vida a todo lo que tienes que enchufar son electrones que son transportados desde una central eléctrica hasta tu hogar.
Ahora bien, sabiendo que un metal está formado por una nube de electrones donde estos pueden pasar libremente y a su antojo y que la luz es una onda electromagnética que transporta energía, entonces es lógico pensar que iluminamos una placa de metal entonces la energía que llega a esta gracias a la luz va a excitar los electrones del metal y estos tarde o temprano saldrán disparados, por lo que si armamos un artefacto como el de la imagen, solo con iluminar la placa de metal podremos generar una corriente eléctrica y la intensidad de la corriente va a aumentar conforme aumentemos la intensidad de la luz, es decir, que la corriente será mayor si iluminas con una lampara de 100 watts a que si iluminas con una de 40 watts… sin embargo, esto no es así, efectivamente cuando iluminaron la placa se generó una corriente eléctrica pero esta no dependía de la intensidad de la luz, sino de su frecuencia, en otras palabras, experimentalmente la intensidad de la corriente era nula si la iluminabas con luz visible, empezaba a notarse con luz ultravioleta y crecía mientras más te acercaras a los rayos x, no dependía si la luz fuera intensa o tenue.
Según la teoría electromagnética de la luz lo anterior no tiene que pasar, pero pasa. ¿Eso significa que la teoría electromagnética está mal? ¿Qué en realidad la luz no es una onda? Cuando se hizo el experimento la teoría electromagnética ya se había confirmado de otras maneras innumerables veces, los científicos de la época se encontraban ante un gran problema, un problema el cual Albert Einstein dio con la solución.
Para resolver esta paradoja Albert encontró que la solución se hallaba en una idea propuesta por el físico teórico Alemán Max Planck, él supuso que la radiación es emitida discontinuamente como pequeñas interrupciones de energía, interrupciones que recibieron el nombre de “cuántos de energía”, o en palabras más sencillas: la luz se estaba comportando como partícula.
Entonces la luz ¿es una onda o es una partícula? La respuesta rápida es: Ambos. Algunos fenómenos del comportamiento de la luz se pueden explicar con la teoría electromagnética de la luz, otros con la teoría cuántica (que es el nombre que recibe está nueva teoría de la luz) pero nunca con las dos al mismo tiempo, a veces la luz se comporta como onda, a veces como partícula, pero NUNCA de ambas maneras a la vez. La naturaleza de la luz no es un concepto pleno y nosotros debemos de aceptar ambas teorías a pesar de lo contradictorias que son entre sí, pues es la única manera (hasta ahora) para tener una descripción casi completa de la luz, es la llamada dualidad onda partícula.
