ALBERT EINSTEIN: NAVEGANTE SOLITARIO - Colsit

valor hf; un átomo absorbe un paquete y se queda con esta energía; parte de ella —o toda, en el mejor de
los casos— se transfiere en alguna forma por los mecanismos internos atómicos a uno de los electrones del
átomo. El electrón se acelera debido a esta energía y se escapa del átomo; pero como tiene que vencer la
atracción del átomo ionizado que abandona, pierde una parte de esta energía, la que llamaremos W; luego
la máxima energía con que el electrón puede escaparse es
E max = hf - W (1)
Ésta es la famosísima fórmula del efecto fotoeléctrico de Einstein. Veamos algunas de sus predicciones.
Supóngase que hacemos una serie de experimentos fotoeléctricos cambiando en cada ocasión la intensidad
de la luz, pero sin cambiar el color. Como f es fija, nada cambia en la fórmula (1) en cada experimento,
por lo que observamos cada vez la misma E max, sólo que cuando la luz sea más intensa habrá más paquetes
de energía hf disponibles y veremos más electrones liberados. Repitamos ahora los experimentos, pero
manteniendo fija la intensidad y variando el color de la luz; cuando lleguemos a una frecuencia de luz tan
baja que hf adquiere el valor W o un valor menor, la energía E de que pueden disponer los electrones se
reduce a cero y no puede haber más efecto fotoeléctrico. Luego existe una frecuencia de corte del
fenómeno que está dada por la fórmula
Las propiedades que acabamos de deducir son precisamente las observadas para el efecto fotoeléctrico;
luego la teoría es cualitativamente correcta. Para comprobar la validez de las predicciones cuantitativas de
la teoría, todo lo que tiene que hacerse es probar la fórmula (2). Ésta es una fórmula muy interesante, que
dice que la energía W y la frecuencia de corte de un fotocátodo dado deben tener un cociente cuyo valor no
depende del material que se use para construir el dispositivo y que esta constante es precisamente la de
Planck. Luego aquí hay un método novedoso para hacer una determinación no termodinámica de la
constante de Planck.
La teoría de los cuantos de luz propuesta por Einstein encontró mucha resistencia. En particular, el notable
físico experimental norteamericano Robert Millikan (1868-1953) no creyó en ella y se propuso mostrar su
invalidez probando experimentalmente que la fórmula (2) conducía a resultados erróneos. Después de un
meticuloso y largo trabajo, concluyó que el valor de la constante de Planck determinado con los métodos
fotoeléctricos coincide con el valor previamente establecido con ayuda del cuerpo negro y reconoció la
validez de la teoría. En la actualidad, el método fotoeléctrico es usado en los laboratorios de enseñanza
para medir el valor de h. Aun así, tuvo que pasar mucho tiempo para que la teoría de los fotones de
Einstein alcanzara aceptación general, lo que sucedió alrededor de 1923, gracias en mucho a los trabajos
experimentales del físico norteamericano Arthur Compton (1892-1962).
LA CUANTIZACIÓN DE LA MATERIA
Pese al escepticismo general con que fue recibida la hipótesis de la cuantización de la luz, Einstein la
desarrolló tanto como le fue posible y trabajó sobre el tema desde muy diversos ángulos por casi dos
décadas. Pero Einstein pronto comprendió que era posible y necesario generalizar su hipótesis de
cuantización. En particular entendió que no hay razón alguna para pensar que sólo los osciladores del
campo electromagnético tienen propiedades cuánticas: precisamente, la hipótesis opuesta, es decir, que
todos los osciladores deben poseer propiedades cuánticas, parece más natural. Para poner a prueba esta
nueva hipótesis, Einstein la aplicó en 1906 a los átomos que forman un cuerpo sólido calculando lo que en
(2)