Has sentit parlar del efecte fotoelèctric? Just aquí t'oferim tota la informació que concerneix el tema cridaner que emergeix de la física quàntica. Coneix la seva història, explicació i concepte, a més d'alguns exponents que han fet aportacions a aquesta branca de la física.
Què és lefecte fotoelèctric?
L'efecte fotoelèctric rau en l'expressió i la manifestació d'electrons, el qual es duu a terme mitjançant un conductor que pot ser un objecte que aconsegueix la inducció de radiació electromagnètica. Aquesta radiació es tradueix a la llum perceptible. Entre alguns vessants de llum podem trobar els següents:
Fotoconductivitat
Hi juga un paper fonamental gràcies als efectes que duu a terme mitjançant el creixement dels nivells de conductivitat traduïts en electricitat que la llum exerceix. Aquest experiment va ser exposat per a intervinguts del segle dinou.
efecte fotovoltaic
Guarda una relació especial en el fet que desencadena un efecte que transforma l'energia lumínica en contrast amb l'elèctrica. Fet que es desencadena a l'any mil vuit-cents vuitanta-quatre.
descobriment
El descobriment de l'efecte fotoelèctric es fa gràcies als estudis realitzats per Heinrich Hertz l'any mil vuit-cents vuitanta-set. La seva observació es troba sota els plantejaments que involucren una corba que rebota entre 2 elèctrodes, i que es troben interconnectats sota una tensió alta, que tendeix a assolir distàncies superiors en il·luminar-se mitjançant una llum UV, que és completament diferent que quan es troba a fosques.
La primera prova d'aquest punt teòric va ser esbossada a través de la definició o descripció que va proposar Albert Einstein sobre l'efecte fotoelèctric, arribant a la conclusió que la partícula que correspon a la llum rep la denominació de fotó. La base per a la creació d'aquesta teoria basada en la llum va ser utilitzada per Einstein gràcies als estudis eminents de Planck. Qui va fer alguns esforços per evidenciar l'existència de tots.
La Biografia de Max Planck ens mostra la incursió d'aquest científic al món de la física, a més d'evidenciar certs reconeixements que se li van atorgar gràcies als estudis realitzats sobre els quants d'acció. Tenint en compte que aquesta teoria va obrir les portes al camí de la física quàntica de manera ràpida i fluida.
El efecte fotoelèctric es troba en contraposició als raigs X. tenint en compte que els fotons aconsegueixen la transferència delectrons en aquest procés de radiació electromagnètica, mentre que en el cas dels raigs X no va ser sinó fins a diversos estudis que es va donar a conèixer la composició sobre la qual es generen els raigs X. Que per a l'any 1985 es descobreix els efectes i la utilització d'aquesta radiació anomenada raigs, pel científic Wilhelm Rotge.
Fotons
Els Fotons estan representats per energies que estan delimitades per un tipus de freqüència lumínica en forma d'ona. Si ens trobem amb el cas d'un àtom, que troba absorbir una certa quantitat d'energia que emergeix de cert fotó, aquest compta amb grans quantitats enèrgiques que li permeten llençar un electró del material en qüestió, per dirigir-se posteriorment cap a un trajecte en específic que acaba en cert espai.
Havent succeït el que s'ha exposat anteriorment, l'electró és repel·lat del material. En cas contrari. Si l'energia que el fotó emana no compta amb prou força, l'electró no compta amb l'agilitat d'escapament o la fuga del material en qüestió.
Per la seva banda, no depèn dels canvis generats per la força de la llum que sigui modificada l'energia present al fotó, únicament la quantitat dels electrons que aconsegueixen la fuita fora de l'espai sobre el que es troben, tenen la facultat de fer-ho , gràcies a la força que els electrons emeten, queda clar que no es troba depenent de la radiació que assoleix, sinó de la freqüència emesa.
En general, no tots els electrons es troben aptes per aconseguir ser expulsats pel efecte fotoelèctric, es té en compte que els primers a sortir són aquells que no solen necessitar una força extrema per aconseguir l'expulsió amb èxit. En un aïllant dielèctric es poden evidenciar alguns electrons amb grans quantitats d'energia a la banda de valència.
En el cas del metall solem trobar els electrons davant d'una banda ampla que atorga una gran conducció.
Per tant, mitjançant el semiconductor s'aconsegueixen evidenciar els electrons que transmeten una gran quantitat d'energia. En termes de conductors d'aquest tipus, se solen trobar escassos electrons a la banda que genera conducció.
Quan parlem de temperatura ambient solem trobar alguns electrons amb grans quantitats denergia, els quals shan trobat molt a prop dels nivells de Fermi. Hi ha una energia que ha de contenir un electró per poder assolir un nivell de Fermi, això es coneix com a fusió de treball mentre la freqüència més mínima que es necessita per a una radiació que pretengui expulsar a un electró, s'anomena freqüència de llindar.
La valoració d'aquesta quantitat enèrgica és versàtil, i mai constant, això és clar, depenent en tot moment del material i de les seves capes atòmiques. Alguns materials metàl·lics com el calci i el cesi tenen molt baix funcionament de treball. Per aquest motiu, ha de ser completament estricte que el material estigui net pel que fa als àtoms.
explicació
Els fotons que compten amb raigs lumínics, compten alhora amb una energia peculiar, la qual es troba establerta per la freqüència que la llum li proporciona. Mitjançant el procediment de fotoemissió, si és el cas que un electró aconsegueixi absorbir l'energia d'un fotó i el fotó compti amb l'energia encara més gran que la funció de treball, l'electró es veurà expulsat de la matèria.
Al moment que augmenti l'energia del feix, no es generen canvis en les energies dels fotons, només hi ha un canvi pel que fa a la quantitat numèrica dels fotons. Per tant, la conclusió evident, és que l'energia de cada electró mai no dependrà de la intensitat o força que la llum proporcioni, però sí de l'energia que cada fotó vaig fer.
Estrictament tota l'energia que el fotó adquireix ha de ser atreta i alhora s'ha d'utilitzar per aconseguir l'alliberament d'un electró que estigui enllaçat a un àtom. En aquest cas, que aquesta energia que contingui els fotons que aconsegueixi consumir una d'aquestes parts, desferma l'electró de l'àtom i la resta es converteix com a contribució de l'energia cinètica com a part de l'electró finalitzant en partícula lliure.
Per part seva Albert, no tenia com a meta l'estudi concret de la causalitat que generaven els electrons en la radiació d'alguns metalls, que posteriorment es convertia en energia cinètica, però va realitzar les seves observacions pertinents.
Va trobar l'explicació de la conducta que exerceix la radiació. Mitjançant aquesta acció es va proposar d'explicar mitjançant l'observació la quantitat d'electrons que abandonaven la material, tenint en compte que la freqüència jugava un paper fonamental en les accions efectuades.
Història
Al món de la física aconseguim delimitar la història d'alguns descobriments que es troben registrats en dates exactes, gràcies a l'estudi d'alguns científics importants que van contribuir amb diversos estudis i teories que avui dia han ajudat a explicar alguns fenòmens de la física, entre els científics que podem esmentar trobem:
Heinrich Hertz
Aquest científic va aconseguir dur a terme el primer estudi sobre l'observació de l'efecte fotoelèctric a l'any mil vuit-cents vuitanta-set. Els instruments sota els quals va dur a terme aquest experiment, es basen en una bobina sobre la qual s'aconseguia efectuar una espurna com a garantia que funcionaria com a receptor d'ones electromagnètiques.
Per obtenir una visió completa del panorama, i alhora assolir l'observació de l'espurna, aquest va enclaustrar el receptor en una caixa o recipient de color negre. Davant d'això, es va dur a terme una absorció de llum UV, que proporcionava fàcilment el salt dels electrons. I alhora s'evidenciava de manera directa la força que contenia l'espurna dotada d'electricitat que el receptor produïa. El científic publico aquest experiment encara sense explicar el fenomen.
Joseph Jhon Thomson
Per a mil vuit-cents noranta-set el científic Thomson estava preparant les bases d'un estudi específicament sobre raigs catòdics. Sota la influència de Maxwell, l'estudiós conclou que els raigs catòdics radicaven en un flux de partícules que es trobaven amb diverses càrregues negatives, als quals els atorga el nom de corpuscles, i que finalment se'ls dóna el nom d'electrons.
Joseph va prendre les bases del seu experiment sobre una placa de metall totalment tancada en un tub de buit, aconseguint exposar aquest element cap a la llum amb una completa diferència pel que fa a la longitud d'ona. El científic creia que el camp electromagnètic atorga algunes ressonàncies amb el camp elèctric, i que a través d'aquest s'emetia un corpuscle dotat de càrrega elèctrica.
La intensitat que es presentava en aquest corrent dotat delectricitat era molt variant davant els nivells intensos que la llum efectuava. Això es traduïa que en incrementar la llum, alhora també s'incrementava el corrent. La seva traducció es duu a terme gràcies al fet que la radiació que compta amb una freqüència superior, alhora també produeix partícules amb més energia cinètica.
Phillipp Lenard
Per a l'any mil nou-cents dos, aquest científic efectua un estudi sobre l'efecte fotoelèctric en què manifestava la variació enèrgica dels electrons, conclou que aquests juguen un paper fonamental amb la freqüència de la llum incident.
Albert Einstein
En mil nou-cents cinc es fa la formulació científica de la famosa teoria de la relativitat, que proposa el científic sota prescripcions que se sustentaven sobre bases matemàtiques i numèriques, que van permetre l'entesa d'alguns procediments. L'emissió d'electrons es va veure unida a la producció i absorció de quants de llum, als quals posteriorment se'ls anomeno fotons.
El 1905, el mateix any que va dur a terme una classe de plantejaments sobre teoria de la relativitat, Albert Einstein va proposar una investigació on exposa un fenomen que semblava funcionar de forma correcta, en què l'emissió d'electrons era produïda per l'absorció de quants de llum, fet que més tard serien anomenats fotons.
En un article titulat Un punt de vista eucarístic sobre la producció i la transformació de la llum, i es va mostrar com la idea que partícules discretes de llum podien generar l'efecte fotoelèctric i també va mostrar la presència d'una freqüència característica per a cada material per sota de la qual no es produïa cap efecte. Per aquesta explicació de l'efecte fotoelèctric Einstein rebria el Premi Nobel de Física el 1921.
Tenint en compte la teoria d'Einstein, l'energia amb què els electrons fugien del càtode alhora que pujaven de forma constant, a través de la freqüència de la llum incident, en apartar-se de la forma intensa de l'energia. Grandiosament, aquest efecte no s'havia aconseguit veure en antics moments. La demostració experimental d'aquest aspecte la va dur a terme el 1915 el físic nord-americà Robert Andrews Millikan.
Finalment, tots i cadascun dels científics que han estat esmentats anteriorment han realitzat grans aportacions al que va ser l'estudi i el descobriment de l'efecte fotoelèctric. Gràcies als quals avui dia el coneixement, i els plantejaments teòrics han estat molt ben rebuts.
Avui dia aquest increïble efecte fotoelèctric compta com un mecanisme que es pot trobar en diversos equips electrònics. El seu descobriment va ser realment important gràcies als estudis que es van efectuar per així conèixer alguns efectes que la llum posseeix.
Sent els estudis d'aquests científics, aportacions que van aconseguir marcar una gran diferència al món de la física. Gràcies a això la física quàntica és una branca científica que va obtenir un gran nivell de prestigi, la qual progressivament es va desenvolupar amb gran ímpetu i interès.
Dualitat ona-corpuscle
Aquest fenomen és l'efecte físic que es va ser descobert en primera instància juntament amb altres espectres de les mateixes característiques. Va originar el descobriment de l'anomenada ona-corpuscle que és component de la mecànica quàntica. La llum es comporta com a ones podent produir interferències i difracció com en l'experiment de la doble escletxa de Thomas Young, però intercanvia energia de forma discreta en paquets d'energia, fotons, l'energia dels quals depèn de la freqüència de la radiació electromagnètica.
Aquests ideals van aconseguir construir una teoria de la radiació electromagnètica amb bases summament clares i definides, ja que a través d'aquesta van sorgir explicacions sobre altres termes que estan involucrats en les funcions que la radiació duu a terme.
Efecte fotoelèctric actualment
Avui dia l'efecte fotoelèctric sol ser la base completa que es pot trobar davant dels nivells enèrgics que es manifesten de forma fotovoltaica, aquest tipus d'efecte sol trobar-se a les indústries termoelèctriques, igual que es manifesta en alguns sistemes sensitius que contenen les càmeres digitalitzades.
En altres elements l'efecte fotoelèctric es troba present en els electrodomèstics d'ús quotidià, la majoria aquests es componen d'un material molt potencial, com el coure, aquests elements aconsegueixen la producció de potencial corrents elèctrics.
Aquest fenomen també el podem trobar als cossos que estan exposats als reflexos del Sol per un període considerable de temps. Les partícules de pols que componen la superfície de la Lluna en rebre aquesta llum de forma directa es carreguen d'energia positiva, això és gràcies a l'impacte dels fotons. Aquests fragments diminuts en estar carregats, es repel·leixen els uns als altres, d'aquesta forma s'enlairen i formen una atmosfera tènue.
Els satèl·lits naturals també reben càrrega elèctrica positiva i omple la superfície que es troba il·luminada pel Sol, però, a la regió més fosca, es carrega d'energia negativa. Cal ressaltar que cal tenir en compte aquesta eventualitat d'acumulació d'energia.
Finalment, el descobriment de l'efecte fotoelèctric va portar el millorament que a través del temps va ajudar a comprendre de forma magnifica la profunda estructura que el món presenta. Alhora, els avenços que va desencadenar el seu efecte, es tradueixen en els progressos tecnològics següents:
- Transmissió d'imatges animades
- Progrés del cinema
- televisió
- Maquinària pesada, utilitzades en els processos d'industrialització.
A l'àrea de l'electricitat, l'efecte fotoelèctric aconsegueix resultats increïbles, ja que gràcies a la seva utilització és possible l'enllumenat públic. Tenint en compte que moltes de les màquines que executen aquesta tasca no necessiten ser monitoritzades o supervisades per cap treballador o operador, ja que aquest efecte porta a terme l'encesa i l'apagada automàtica de les llums que il·luminen les avingudes o carrers de qualsevol lloc.
Sens dubte, aquest efecte és realment complex d'entendre, però els seus estudis van ser força aprofundits en temps antics, gràcies als científics que van fer aportacions força interessants i concretes, els quals han estat plenament reconeguts a nivell científic.