Ruta de aprendizaje · etapa 3

¿De qué está hecha la luz?

Hacia 1900 parecía claro: la luz es una onda. En 1905, un empleado de 26 años de la oficina de patentes de Berna afirmó que la luz llega en paquetes separados. Tres estaciones: en cada una te comprometes primero con una respuesta y luego la compruebas en el experimento.

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El efecto fotoeléctrico

La luz puede arrancar electrones de un metal. Pero ocurría algo que no encajaba con la idea de la luz como onda. En marzo de 1905 Einstein propuso una explicación: la luz está formada por paquetes de energía separados, los cuantos de luz. Hoy los llamamos fotones.

Las estaciones necesitan JavaScript. Los experimentos también están en los capítulos Física cuántica, E = mc² y Año milagroso.

Interactivo · efecto fotoeléctrico

La luz contra el metal

2,07 eV
Energía de un cuanto de luz · necesaria para arrancar uno: 2,30 eV
0
Electrones por segundo (modelo)
0,00 eV
Energía de movimiento de los electrones más rápidos

Ningún electrón: cada cuanto de luz tiene solo 2,07 eV, y hacen falta 2,3 eV. Más intensidad no cambia eso.

Modelo de un metal parecido al sodio: función de trabajo 2,3 eV, umbral en 5,6 × 10¹⁴ Hz (luz verde, unos 540 nm). Los cuantos de luz y los electrones se dibujan muy espaciados y ralentizados. En el modelo, cada cuanto de luz por encima del umbral libera un electrón; en realidad solo lo consigue una pequeña parte.

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E = mc²

En septiembre de 1905 Einstein envió un apéndice de tres páginas: si un cuerpo cede energía, se vuelve más ligero. Masa y energía son dos caras de lo mismo. De ahí salió la fórmula más famosa de la física.

Las estaciones necesitan JavaScript. Los experimentos también están en los capítulos Física cuántica, E = mc² y Año milagroso.

Interactivo · E = mc²

Calculadora de energía

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Comparaciones: un hogar estadounidense consume unos 10 800 kWh de electricidad al año; la bomba de Hiroshima liberó unos 6,3 × 10¹³ julios. La masa casi nunca se convierte por completo en energía: en la fusión nuclear del Sol se transforma alrededor de un 0,7 por ciento.

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El año milagroso de 1905

Los cuantos de luz y E = mc² proceden del mismo año. En 1905 Einstein tenía 26 años, trabajaba como examinador en la oficina de patentes de Berna y, además, escribió cinco trabajos, entre ellos su tesis doctoral. Hoy se llama a ese año su año milagroso.

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Interactivo · Calendario

El año 1905, día a día

Elige un trabajo: toca su fila en el calendario.

  • Fechado / terminado
  • Entregado en Zúrich
  • Recibido por los Annalen
  • Publicado
  • 14 de marzo: 26.º cumpleaños de Einstein

1 Cuantos de luz

„Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“

Traducción: Sobre un punto de vista heurístico concerniente a la producción y transformación de la luz

Annalen der Physik 17, S. 132–148

  • Fechado / terminado: 17 de marzo de 1905 Einstein tenía 26 años y 3 días.
  • Recibido por los Annalen: 18 de marzo de 1905 Einstein tenía 26 años y 4 días.
  • Publicado: 9 de junio de 1905 Einstein tenía 26 años y 87 días.

Qué cambió: La luz llega en paquetes de energía, los cuantos de luz: eso explicó el efecto fotoeléctrico, ayudó a fundar la teoría cuántica y le valió el Premio Nobel.

Dónde discrepan las fuentes: La Wikipedia alemana da el 17 de marzo: es la fecha al final del manuscrito («Bern, den 17. März 1905»). Según la revista, se recibió el 18 de marzo.

Más información: Los cuantos y el gran debate

Fuentes: Annalen der Physik 17 (1905), S. 132–148 (Faksimile) · en.wikipedia: Annus mirabilis papers · de.wikipedia: Annus mirabilis · de.wikipedia: Albert Einstein

Fuentes:
  1. Wikipedia: Efecto fotoeléctrico
  2. Wikipedia (inglés): Photoelectric effect – las mediciones de Millikan de 1914
  3. Wikipedia: Robert Andrews Millikan
  4. Wikipedia: Equivalencia entre masa y energía
  5. Wikipedia (inglés): Sun – 0,7 por ciento y 4260 millones de kilogramos por segundo
  6. Wikipedia: Artículos del Annus mirabilis de Einstein
  7. Nobelprize.org: The Nobel Prize in Physics 1921