9. Busca e infórmate sobre: Efecto fotoeléctrico: en qué consiste y cómo explica el funcionamiento de las células fotoeléctricas.

El efecto fotoeléctrico es el proceso mediante el cual, un material sometido a la radiación electromagnética, emite o libera electrones desde una superficie por la emision de la luz.

Es muy utilizado, siendo actualmente la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar, también se utiliza en los sensores utilizados en las cámaras digitales, las transmisiones por fax, los tubos de televisión, etc.

¿En qué consiste?

Primero, una fuente de luz ilumina un metal, tras ello y como resultado miles de millones de fotones (partículas de luz) son absorbidos por los electrones de los átomos del metal. Esta energía ganada les sirve para romper el enlace atómico y salir despedidos por su energía cinética.

Cabe señalar que no siempre ocurre esto, porque se necesita una energía suficiente para que los electrones puedan escapar del metal. A esta energía límite se le llama Función Trabajo. Sin embargo, puede darse el caso de que algunos electrones no pueden salir, aumentando de capa, que es lo que causa que se forme luz proveniente de desprender un fotón. No dependerá de la cantidad de luz, que el electrón consiga liberarse.

Esta manifestación física fue descubierta por Hertz en el año 1887, pero fue Einstein en el año 1905, el que desarrolló una explicación teórica. Aquí es donde entra Millikan. Millikan estaba empeñado en demostrar que Einstein se equivocaba. Pasó 10 años estudiando el efecto y trabajando en él para, en última instancia, comprobar que la teoría de Einstein era del todo cierta. Por ello, los dos ganaron el Premio Nobel de Física por el mismo descubrimento.

¿Cómo funcionan las células fotoeléctricas?

Las células fotoeléctricas son componentes electrónicos basados en el efecto fotoeléctrico. En su forma más simple, se componen de un ánodo y un cátodo recubierto de un material fotosensible. La luz que incide sobre el cátodo libera electrones que son atraídos hacia el ánodo, de carga positiva, originando un flujo de corriente proporcional a la intensidad de la radiación. Las células fotoeléctricas pueden estar vacías o llenas de un gas inerte a baja presión para obtener una mayor sensibilidad. Una variante de la célula fotoeléctrica, el fototubo multiplicador o fotomultiplicador, consiste en una serie de placas metálicas dispuestas de forma que la emisión fotoeléctrica se amplifica mediante una emisión eléctrica secundaria. El fototubo multiplicador es capaz de detectar radiaciones extremadamente débiles, por lo que es una herramienta esencial en el área de la investigación nuclear.
Las células fotoeléctricas se emplean en alarmas antirrobo, semáforos de tráfico y puertas automáticas. Una célula fotoeléctrica y un rayo de luz (que puede ser infrarrojo o invisible al ojo humano) forman una parte esencial de este tipo de circuito eléctrico. La luz producida por una bombilla en un extremo del circuito cae sobre la célula, situada a cierta distancia. El circuito salta al cortarse el rayo de luz, lo que provoca el cierre de un relé y activa el sistema antirrobo u otros circuitos. Se utilizan varios tipos de células fotoeléctricas en la grabación de sonido, en la televisión, prácticas de laboratorio, etc.