El efecto fotoeléctrico resulta clave a la hora de producir energía solar fotovoltaica, por ejemplo.
Efecto fotoeléctrico es un concepto que se consolidó a partir de un descubrimiento realizado en 1887 por un físico de origen alemán llamado Heinrich Rudolf Hertz. Este experto advirtió que, cuando una luz ultravioleta ilumina a un elemento cargado, éste tiende a perder fácilmente su carga. Su observación dio cuenta que, con dicha iluminación, la distancia del arco que se extiende entre un par de electrodos que están conectados a una fuente de alta tensión es mayor respecto a aquello que se evidencia cuando el objeto se expone a la oscuridad.
Fue Albert Einstein, de todos modos, quien, motorizado por la constructiva labor de Max Planck – una figura clave que brindó un sólido y coherente marco conceptual para concebir de forma sencilla al efecto fotoeléctrico y entender sin mayores complicaciones la cuantización de la energía – se encargó de ofrecer una explicación de carácter teórico al respecto. Gracias a sus valiosos aportes en torno a este tema, en 1921 le concedieron el Premio Nobel de Física al también impulsor de la afamada teoría de la relatividad (de la cual se desprende la ecuación E=mc^2, fórmula ideal para establecer qué energía presenta un cuerpo en estado de reposo mediante la multiplicación de la masa relativista aparente por la velocidad de la luz).
Antes de hacer foco en las características, la relevancia y otras cuestiones vinculadas a este efecto resulta enriquecedor saber (o recordar) que, en el campo de la física, se emplea la noción de fotoeléctrico/a para describir a los fenómenos eléctricos que se producen como consecuencia de la influencia ya sea de la luz visible o de alguna otra radiación electromagnética con una longitud de onda similar.
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ResumenCaracterísticas del efecto fotoeléctrico
Son varias las características que trazan la esencia singular del efecto fotoeléctrico. Más allá de estar al tanto de esas particularidades, es necesario instruirse además acerca de cómo es la ecuación de Einstein para el efecto fotoeléctrico (estructura donde se contemplan la constante de Planck, la función de trabajo, la frecuencia asociada a la radiación incidente – la cual se conecta con la longitud de onda por medio de la velocidad de la luz – y la más alta energía cinética que se advierte a nivel experimental en los electrones).
No hay que pasar por alto que la vista humana no logra observar la cuantización: por ello no detectamos espacios oscuros entre sectores luminosos sino que percibimos la luz de manera continua (sin cortes). Al hacer pruebas inspiradas en el efecto fotoeléctrico se nota, incluso, una ausencia de retardo o retraso entre el lapso en el cual la luz incide por vez primera en un metal y el momento en que hace su aparición el electrón tras la absorción de energía. De acuerdo al modelo planteado por Einstein, la energía luminosa llega a concentrarse en fotones (es decir, en cuantos de luz) y no es necesario aguardar tiempo para que se produzca la acumulación de energía en los electrones, ya que esta transferencia hacia los fotoelectrones es inmediata, tal como ocurre con el escape de ellos hacia la superficie.
En reconocimiento a sus hallazgos y explicaciones en torno al efecto fotoeléctrico, Albert Einstein fue distinguido con un Premio Nobel de Física.
Importancia
Según determinaron los especialistas que estudiaron qué implica, cómo se desarrolla y de qué modo se traduce en la práctica el efecto fotoeléctrico, este fenómeno marca que un fotón (o más) está en condiciones de hacerle a los electrones una transferencia de energía.
Todo electrón está en condiciones de ser emitido en función del efecto fotoeléctrico, aunque sólo sucede con aquellos que requieren un porcentaje menor de energía para terminar expulsados en relación a su órbita. Se ha comprobado que la energía que consigue cada electrón emitido depende de la energía propia de los fotones y no de la intensidad de la luz, la cual sí tiene incidencia en la corriente eléctrica producida.
Es interesante resaltar que a partir del conocimiento acerca del efecto fotoeléctrico se pudo empezar a visibilizar con claridad la dualidad onda-partícula tan propia del ámbito de la mecánica cuántica. Con el transcurso del tiempo se pudieron ir develando misterios e incorporando precisiones sobre el extraordinario fenómeno que, sin dudas, ha marcado un antes y un después en la comprensión humana en cuanto a la materia y la luz.
En ocasiones se asocia al efecto fotoeléctrico con distintas interacciones entre materia y luz, tal como ocurre con el efect fotovoltaico y la fotoconductividad.
Ejemplos de efecto fotoeléctrico
Investigando múltiples cuestiones de la vida cotidiana surgen distintos ejemplos de aplicación práctica o aprovechamiento del efecto fotoeléctrico. Éste entra en juego, por indicar un caso puntual, en técnicas de espectroscopia fotoelectrónica (denominada, asimismo, espectroscopia de fotoemisión).
El fenómeno se considera, de igual manera, para transformar la energía procedente del sol en energía eléctrica mediante una célula fotovoltaica (catalogada en ocasiones como célula fotoeléctrica).
De no haberse detectado el efecto fotoeléctrico, difícilmente podrían haberse fabricado dispositivos o aparatos destinados a convertir luz en energía eléctrica. Tampoco podría haber evolucionado tanto la física moderna. La combinación de material teórico y experimentos facilitados por tecnología de última generación han ido abriéndole camino a células solares, fotodiodos y otros elementos útiles para automatizar procesos industriales, el funcionamiento de escáneres ópticos, etc.
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