XVII. EINSTEIN Y EL EFECTO FOTOELÉCTRICO
PARA que su cálculo fuera consistente con la ley de Wien —que
es un resultado de la termodinámica, y por ello independiente de los detalles
del modelo empleado—, Max Planck tuvo que suponer que la energía 
0
es proporcional a la frecuencia v:
0=
hv
Así entra en la física la constante h, hoy llamada constante de Planck, que es ubicua en la física moderna. El valor de h, cuando usamos el sistema de unidades centímetro-gramo-segundo (que es apropiado al tratar con los sistemas físicos que hallamos cotidianamente) es pequeñísimo: h = 6.62 x 10-27 erg.seg. Por ello, en el estudio de muchos fenómenos que ocurren en objetos a la escala del hombre o mayores, h aparenta ser cero. En tal caso, la energía ya no viene en cuantos, sino que parece ser continua, como en la mecánica de Newton. Recuperamos así, como un caso límite en que la constante de Planck es cero, la física clásica. De manera análoga a como la mecánica newtoniana se obtenía de la física relativista cuando la velocidad de la luz se considera infinita, la física clásica es un caso limítrofe de la cuántica si h puede despreciarse. En la vida diaria, cuando los cuerpos se mueven a velocidades muy pequeñas respecto a la luz y tienen masas muy grandes, los efectos relativistas y cuánticos no pueden observarse. Las leyes de Newton, como un caso límitrofe, recuperan su valor y son útiles para describir el movimiento de proyectiles, ciclones y planetas. Pero en el mundo de lo muy pequeño, h es siempre diferente de cero y su presencia se hace sentir en múltiples fenómenos.
Uno de estos fenómenos es el efecto fotoeléctrico. Supongamos que se ilumina con luz ultravioleta la superficie de un metal alcalino; se observa que esta superficie adquiere carga positiva, porque ha dejado escapar electrones. Podemos luego medir la velocidad y el número de esos electrones. Se observa que el número aumenta con la intensidad de la luz pero que su velocidad sólo depende de la frecuencia de ésta. En particular, si la frecuencia se hace muy pequeña, la luz incidente no es capaz de producir la corriente fotoeléctrica, es decir, no puede arrancar electrones al metal por más intensa que sea.
En uno más de los artículos fundamentales que Einstein publicó en 1905 (año en que, por cierto, también obtuvo su doctorado), se generaliza la idea de los cuantos de luz para explicar estos experimentos sobre fotoelectricidad. Einstein, a diferencia de Planck, no sólo postuló las características cuánticas de la luz durante los procesos de emisión y absorción, sino que supuso que la luz está formada por cuantos de energía igual al producto de h por la frecuencia, que vuelan a la velocidad de la luz. A estos cuantos se les llamaría fotones, las partículas de la luz. Con esta hipótesis cuántica, la explicación del efecto fotoeléctrico es fácil: un fotón choca con un electrón y lo expulsa del metal si la energía que le da es mayor que la llamada función de trabajo; mientras más fotones haya, más electrones pueden ser extraídos del metal, pero la energía de estas partículas sólo depende de la que originalmente tenga el fotón y no del número de éstos. La corriente fotoeléctrica depende, por consiguiente, de la intensidad de la luz, pero la energía de los electrones sólo de la frecuencia de la radiación incidente. Con su audaz concepción corpuscular de la luz, Einstein golpea brutalmente, por segunda vez, a la física clásica.
