¿Cómo se determinó que el efecto fotoeléctrico es independiente de la intensidad de la luz?

No hubo necesidad de medir la intensidad directamente para determinar que el fotoefecto es independiente de ella. Se podría variar la intensidad acercando o alejando la placa de metal de la fuente. Es bien sabido cómo cae la intensidad con la distancia. Esto es lo que hizo Lenard en sus experimentos de 1902 que impulsaron el trabajo de Einstein de 1905.

Si era necesario medir la intensidad, el método preferido de Lenard era usar materiales fosforescentes para hacer visibles los rayos ultravioleta (o cátodo, ahora X), en lugar de materiales que se calientan con la luz. Sin embargo, las unidades absolutas de intensidad estaban mal estandarizadas en ese momento, incluso para la luz visible. En Alemania, se utilizó Hefnerkerze (lámpara Hefner) desarrollada por Hefner en 1884 para este propósito. Un hefner se definió como la intensidad horizontal de la luz de una lámpara de este tipo y es de aproximadamente 0,903 candelas. Las candelas solo se estandarizaron en 1948.

Aquí está el artículo original de Lenard Ueber die lichtelektrische Wirkung (Sobre el efecto fotoeléctrico, 1902) . En inglés, relata su metodología en la conferencia Nobel On Cathode Rays (1906) :

" Hay que señalar que los rayos no son directamente visibles, sería inútil poner el ojo en la ventana, ya que este órgano no es receptivo a los rayos catódicos. Por otro lado, los materiales que son capaces de volverse luminosos sin calor, Los materiales fosforescentes, como se les llama, son adecuados para hacer visibles los rayos. Lo mejor es utilizar hojas de papel recubiertas con dichos materiales, por ejemplo, una cierta cetona, cianuro de platino o un fósforo alcalinotérreo, y sostenerlos como una pantalla contra ellos. los rayos. Si la pantalla se ilumina, indica que ha sido golpeada por los rayos. Los rayos también se pueden fotografiar directamente.

Estos son los mismos métodos que se utilizan para hacer visible la luz ultravioleta, en ese momento el único ejemplo conocido de tal radiación invisible demostrable. Cuando usamos la pantalla fosforescente, la encontramos brillando intensamente cerca de la ventana; a medida que aumenta la distancia a la ventana, la intensidad de los rayos disminuye progresivamente hasta que a una distancia de unos 8 cm la pantalla queda bastante oscura.

[...] También encontré que la velocidad es independiente de la intensidad de la luz ultravioleta (M), y por lo tanto concluí que la energía en el escape no proviene de la luz en absoluto, sino del interior del átomo en particular. La luz solo tiene una acción iniciadora, similar a la de la mecha al disparar un arma cargada. Considero importante esta conclusión ya que de ella aprendemos que no sólo los átomos de radio -cuyas propiedades comenzaban a discernirse con más detalle en ese momento- contienen reservas de energía, sino también los átomos de los demás elementos; estos también son capaces de emitir radiación y, al hacerlo, tal vez se descompongan por completo, lo que corresponde a la desintegración y rugosidad de las sustancias en la luz ultravioleta. "

El último párrafo esboza la explicación (clásica) del fotoefecto de Lenard, la "hipótesis desencadenante", que fue ampliamente aceptada hasta 1911, contrariamente a la opinión ahora popular, ver ¿Hubo intentos serios de modelar el efecto fotoeléctrico de forma clásica ? Fue desmentido por el propio Lenard, la ionización en gases por luz ultravioleta no produjo una fuerte ionización sin la absorción de la luz. Para un comentario histórico ver Philipp Lenard and the Photoelectric Effect, 1889-1911, por Wheaton :

" Recién desde 1911 se ha interpretado el fotoefecto como una transformación de la energía de la luz en energía cinética de los electrones. En 1902, Lenard concluyó que el efecto es un fenómeno de resonancia, pero en el que la luz no aporta energía a los electrones. La luz solo selecciona qué electrones serán expulsados ​​​​de un átomo. La velocidad de un electrón liberado está predeterminada dentro del átomo. En consecuencia, un estudio de la distribución de velocidad de los fotoelectrones prometió arrojar luz sobre la constitución atómica " .

[...] Durante nueve años, la hipótesis desencadenante fue la explicación aceptada del efecto fotoeléctrico. Permitió a los físicos evitar las serias dificultades que obstruían la formulación de un mecanismo consistente para la absorción de ondas electromagnéticas clásicas. El cuanto de luz propuesto por Einstein para responder a cuestiones más generales ofreció, de paso, otra explicación del fotoefecto. Pero otros físicos prefirieron la hipótesis desencadenante. "