Efecto fotoelectrico enfocado en detectores analiticos.

Efecto fotoeléctrico enfocado en detectores analíticos

Desde el descubrimiento del efecto fotoeléctrico a finales del siglo XIX, se hizo necesaria la búsqueda de un modelo de partículas, puesto que para poder explicar ciertos fenómenos era forzoso referirse a la radiación electromagnética no como un conjunto de ondas, sino como una corriente o flujo de partículas discretas llamadas fotones.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Hertz en 1887, el observo que entre dos electrodos se genera una descarga eléctrica fácilmente si en uno de los electrodos se incide luz ultravioleta. Un tiempo después se descubre que la luz ultravioleta provoca fácilmente la descarga porque genera la emisión de electrones desde la superficie del cátodo. Se han realizado diferentes experimentos que ayudaron a conocer varias características sobre este efecto, como que la tasa de emisión de electrones es proporcional a la intensidad de la luz y que la energía de los electrones expulsados no depende de esta intensidad, además que para cualquier metal, hay una frecuencia mínima de luz que es capaz de expulsar electrones.

El efecto fotoeléctrico básicamente es un fenómeno en donde la luz que incide en ciertas superficies metálicas genera, que a partir de ellas, se emitan electrones.  Estos electrones que son emitidos se denominan fotoelectrones.

Hasta este punto, este fenómeno no se puede explicar mediante la teoría ondulatoria porque la energía de una onda, siendo esta continua, se extiende sobre toda la superficie metálica. Los fotones, sin embargo, funcionan como partículas que interaccionan con los electrones de metal, estos absorben los fotones y, luego, son desalojados del metal. De acuerdo a la teoría de Einstein,  la energía de la luz no estaba distribuida de manera continua, como pasa en una onda luminosa, sino que lo hacía de manera discreta, en cuantos indivisibles de energía . Para Einstein, la luz la conformas partículas y la energía de cada partícula es proporcional a la frecuencia de la luz. La constante de Planck se denomina constante de proporcionalidad. [pic 1]

Estas propiedades fotoeléctricas surgen no solamente en los metales, también podemos verlo en los dieléctricos y semiconductores. Aunque es necesaria la suficiente absorción de luz. Cabe destacar, que este efecto no ocurre solamente bajo la luz ultravioleta, para metales alcalinos aparece en luz visible. El efecto fotoeléctrico es la base de varias tecnologías actuales.

Actualmente el efecto fotoeléctrico tiene aplicaciones que las podemos encontrar en nuestro diario vivir, podemos observar este fenómeno en los alcoholímetros, las cámaras digitales, relojes, calculadoras, celdas solares, etc., pero no vamos a colocar nuestra atención en este tipo de aplicaciones sino vamos a tratar las aplicaciones enfocadas en los detectores fotoeléctricos.

Entre este tipo de detectores podemos encontrar a los sensores fotoeléctricos, este dispositivo electrónico responde al cambio en la intensidad de la luz, se ayuda del efecto fotoeléctrico para que cuando la luz incida los electrones sean expulsados del material permitiendo que se generen más electrones y que estos produzcan una corriente eléctrica.

Los fotomultiplicadores se valen del efecto de emisión de electrones. Se componen de un cátodo foto emisivo (fotocátodo) consistente de metales alcalinos con funciones de trabajo bajas, de esta manera es absorbido, la energía del fotón es transferida a un electrón de un átomo de la célula. Gracias a esta nueva energía el electrón puede escapar de su posición normal para ir a formar parte de una corriente en un circuito eléctrico.

Otro dispositivo fotoeléctrico es el fototubo de vacío, se compone de un cátodo semicilíndrico y un ánodo de alambre, estos sellados dentro de un recipiente al vacío. Una capa de material foto emisor ayuda a la emisión de electrones cuando este es irradiado. Al aplicar el voltaje a los electrodos, los electrones emitidos fluyen hacia el ánodo de alambre provocando una corriente fotoeléctrica.

Daniela Esther Cantillo Correa

Referencias

CIENCIAS, X. C. (s.f.). http://www.feriadelasciencias.unam.mx/. Obtenido de http://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria20/feria388_01_el_efecto_fotoelectrico.pdf

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