La luz, una fuente de energía

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Efecto fotoeléctrico

Cuando la luz incide sobre una lámina de metal, un electrón de su superficie puede absorber la energía de la luz. Al hacerlo, el electrón obtiene energía extra y logra salir del material. Este fenómeno es llamado el efecto fotoeléctrico, y se explica imaginando que la luz está formada por pequeños paquetes de energía, llamados fotones. Si la energía del fotón es muy pequeña, el electrón es incapaz de escapar.

La absorción de un fotón es un proceso de “todo o nada”, ya que sólo un fotón puede ser absorbido completamente por un solo electrón; no importa la intensidad de la luz, sólo interesa la energía contenida por cada fotón. Por ejemplo, unos pocos fotones (baja intensidad) de luz azul pueden desprender unos pocos electrones, pero una multitud (alta intensidad) de fotones rojos son incapaces de extraer un electrón.

Este fenómeno fue observado por primera vez por Heinrich Hertz en 1887, pero sólo en 1905 Albert Einstein pudo explicarlo. El efecto fotoeléctrico fue uno de los primeros fenómenos físicos que evidenció la dualidad onda-partícula, es decir, que la luz se propaga como una onda e interactúa con la materia como una corriente de partículas. Por esta explicación, Einstein recibió el Premio Nobel en 1921.

Obtener energía eléctrica sin dañar el medio ambiente es un desafío que impulsa el estudio de nuevas técnicas para generar y almacenar electricidad en forma limpia y económica. El efecto fotoeléctrico ofrece una alternativa para aprovechar la energía solar como combustible no contaminante. La luz recibida del Sol puede ser usada para obtener electricidad, a través de paneles y células fotovoltaicas. Estas celdas tienen dos capas de metales semiconductores, como el silicio; bajo la radiación del Sol se genera una diferencia de potencial entre ambas capas, produciendo una corriente eléctrica.