El efecto fotoeléctrico
Cuando ?v es negativa, los electrones pierden energía cinética y adquieren energía potencial al pasar del emisor el receptor; el cambio de esta ultima en ellos es ?u= q?v= -e?v, es una cantidad positiva cuando ?v es negativa . Los electrones con mayor energía poseen energía cinética Kmax. El potencial de frenado corresponde a la máxima diferencia de potencial necesaria para que pierdan toda su energía cinética. La conservación de energía (?u= – ?v) nos da entonces
eVo = Kmax
El efecto fotoeléctrico
Al comparar las curvas a y b se advierte el primero de los tres hechos .
1- si la luz de determinada longitud de onda incide sobre un emisor, el potencial de frenado no depende de la intensidad
El efecto fotoeléctrico
La grafica representa el potencial de frenado en función de la frecuencia, con lo cual llegamos al segundo hecho.
2- la frecuencia de la luz que incide sobre un emisor debe ser mayor que la de cierto valor fo. En caso contrario no se producirá el efecto fotoeléctrico.
Esta frecuencia de corte fo solo depende de la materia del material de cual esta hecho el emisor
El efecto fotoeléctrico
La tercera y ultima es que los electrones se emiten de inmediato una vez que la luz incidente llega a la superficie del emisor.
Experimentalmente esta probado que es un lapso aproximado de 0.000000001s
Análisis del efecto fotoeléctrico de Einstein
Einstein demostró que el foton explicaba los tres hechos antes mencionados. Y escribió la siguiente ecuación, conocida hoy como la ecuación de Einstein:
hf = ? + Kmax
Esta ecuación indica que un foton individual lleva una energía hf al interior del emisor, donde se transfiere esencialmente a un electrón. Parte de esta energía , llamada función de trabajo ? del material que constituye el emisor, se consume al hacer que el electrón escape del emisor; y Kmax que es la energía máxima que el electrón pose una vez que sale del emisor
Análisis del efecto fotoeléctrico de Einstein
Consideremos como la ecuación coincide con los tres hechos experimentales de la fotoelectricidad que acabamos de describir:
Hecho 1 :esto se infiere porque si duplicamos la intensidad de la luz incidente, no hacemos mas que duplicar la cantidad de interacciones fotón – electrón
Hecho 2: al combinar ecuaciones llegamos a
Vo = (h/e)f – (?/e)
tanto h como e son constante físicas fundamentales y ? es una constante de determinado materia. Por lo que la ecuación predice que Vo en función de fe en un emisor debería ser una línea recte con pendiente h/e.
Efecto fotoeléctrico en la actualidad
El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovechamiento energético de la energía solar. El efecto fotoeléctrico se utiliza también para la fabricación de células utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes centrales termoeléctricas. Este efecto es también el principio de funcionamiento de los sensores utilizados en las cámaras digitales. También se utiliza en diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las células fotovoltaicas y en electroscopios o electrómetros. En la actualidad los materiales fotosensibles más utilizados son, aparte de los derivados del cobre (ahora en menor uso), el silicio, que produce corrientes eléctricas mayores.
Tecnología y usos de la energía solar
Clasificación por tecnologías y su correspondiente uso más general:
Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
Energía solar térmica: Para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción.
Energía solar fotovoltaica: Para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.
Energía solar fotovoltaica
Se denomina energía solar fotovoltaica a una forma de obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos.
Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.
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