Ejercicio resuelto de Física cuántica · Física · Andalucía · 2026

Se produce emisión de fotoelectrones en una superficie metálica cuando la frecuencia mínima de la radiación monocromática incidente corresponde a luz amarilla. Razone:

i) ¿Qué sucede si se irradia el metal con luz roja? [0,5 puntos]

ii) ¿Y si se aumenta la intensidad de la radiación monocromática amarilla? [0,5 puntos]

$\textbf{i) ¿Qué sucede si se irradia el metal con luz roja? [0,5 puntos]}$

El efecto fotoeléctrico se explica con la hipótesis de Einstein: la luz llega en cuantos de energía $E=h\,f$ y cada electrón absorbe uno entero. Para que salga del metal, ese cuanto debe superar el trabajo de extracción:

$h\,f\ge W_0=h\,f_0 \Rightarrow f\ge f_0$

El enunciado dice que la frecuencia umbral $f_0$ es la de la luz amarilla. En el espectro visible, la luz roja tiene mayor longitud de onda que la amarilla y, por tanto, menor frecuencia:

$\lambda_{\text{rojo}}>\lambda_{\text{amarillo}} \Rightarrow f_{\text{rojo}}<f_{\text{amarillo}}=f_0$

No se produce emisión de fotoelectrones. Y no la habrá por mucho que se aumente la intensidad de la luz roja: eso solo aumenta el número de fotones, no la energía de cada uno, y ninguno de ellos llega al mínimo necesario.

$\textbf{ii) ¿Y si se aumenta la intensidad de la radiación monocromática amarilla? [0,5 puntos]}$

La intensidad de la radiación es proporcional al número de fotones que llegan por unidad de tiempo y de superficie, no a la energía de cada fotón, que depende solo de la frecuencia.

$E_{c,\text{máx}}=h\,f-W_0$

Al ser la amarilla justamente la frecuencia umbral, $h\,f=W_0$ y los electrones salen con energía cinética prácticamente nula, y así siguen aunque se aumente la intensidad.

Lo que sí ocurre es que se emiten más fotoelectrones por unidad de tiempo, porque hay más fotones capaces de arrancarlos: aumenta la intensidad de la corriente fotoeléctrica, pero no la energía cinética máxima de cada electrón. Este es precisamente el resultado que la física clásica no supo explicar.