Aplicación del Efecto Fotoeléctrico
El descubrimiento del efecto fotoeléctrico tuvo gran importancia para la comprensión más profunda de la naturaleza de la luz. Sin embargo el valor de la ciencia consiste no solo en esclarecer la estructura compleja del mundo, sino en proveer los medios que permiten perfeccionar la producción y mejorar las condiciones de trabajo y vida de la sociedad.
Gracias al efecto fotoeléctrico se volvió posible el cine hablado, así como la transmisión de imágenes animadas (televisión). El empleo de aparatos fotoeléctricos permitió construir maquinarias capaces de producir piezas sin intervención alguna del hombre. Los aparatos cuyo funcionamiento se asienta en el aprovechamiento del efecto fotoeléctrico, controlan el tamaño de las piezas mejor de lo que podría hacerlo cualquier operario, permitiendo encender y apagar automáticamente la iluminación de calles, faroles, etc.
Todo esto se volvió posible debido a la invención de aparatos especiales llamados Células Fotoeléctricas, donde la energía de la luz, controla la energía de la corriente eléctrica o se transforma en corriente eléctrica. Estas células han revolucionado la forma en que vivimos y trabajamos, y han abierto la puerta a nuevas tecnologías y aplicaciones que antes eran inimaginables.
Una célula fotoeléctrica moderna consta de un balón de vidrio cuya superficie interna está revestida, en parte, de una capa fina de metal con pequeño trabajo de arranque (Figura a continuación). El cual es el Cátodo. A través de la parte transparente del balón, llamada ventana, la luz penetra al interior de ella. En el centro del balón existe una chapa metálica que es el ánodo y sirve para captar electrones fotoeléctricos. El ánodo se liga al polo positivo de una pila. Además, las células fotoeléctricas modernas han evolucionado para ser más eficientes y sensibles, lo que ha permitido su uso en una amplia gama de aplicaciones, desde la detección de luz en sistemas de seguridad hasta la generación de energía en paneles solares.
Las células fotoeléctricas modernas reaccionan a la luz visible incluídos los rayos infrarrojos. Esto significa que pueden operar en una variedad de condiciones de iluminación, lo que las hace extremadamente versátiles. Además, las células fotoeléctricas pueden ser diseñadas para ser sensibles a diferentes longitudes de onda de luz, lo que permite su uso en aplicaciones especializadas, como la detección de gases específicos en la industria química.
Cuando la luz incide en el cátodo de la célula fotoeléctrica, en el circuito se produce una corriente eléctrica que acciona un relé apropiado. La combinación de la célula fotoeléctrica con un relé permite construir un sinfín de dispositivos capaces de ver, distinguir objetos, etc. Los aparatos de control automático de ingreso en el metro constituyen un ejemplo de tales sistemas.
Estos aparatos accionan una barrera que impide el avance del pasajero, en caso que el atraviese la faja luminosa sin haber previamente introducido el valor necesario en el monedero del dispositivo para pagar el metro. Este tipo de tecnología es cada vez más común en nuestra vida cotidiana, y se puede encontrar en todo, desde sistemas de seguridad hasta dispositivos de asistencia para personas con discapacidades visuales.
Los aparatos de este tipo vuelven posible la prevención de accidentes. Por ejemplo en las empresas industriales, una célula fotoeléctrica logra detener casi instantáneamente una prensa potente y de gran porte si por ejemplo, se diera la fatalidad de que un operario coloque su brazo en la zona de peligro. Este tipo de seguridad basada en la luz es una de las muchas formas en que las células fotoeléctricas están mejorando la seguridad y la eficiencia en el lugar de trabajo.
La figura sobre la izquierda, esquematiza una célula fotoeléctrica. Cuando la luz incide en la célula, en el circuito de la pila Pi1 produce una corriente eléctrica de pequeña intensidad que atraviesa la resistencia R cuyas extremidades están ligadas a la grilla y al cátodo del tríodo.
El potencial del punto G (grilla) es inferior al del punto C (Cátodo). La válvula, en estas condiciones no deja pasar la corriente eléctrica y por tanto, en el circuito anódico del tríodo no existe corriente.
Si la mano o el brazo de ese trabajador del ejemplo, se encuentra por un descuido en la zona de peligro, la misma interrumpe el flujo luminoso que normalmente incide en la célula fotoeléctrica.
La válvula queda abierta a través del bobinado del relé electromagnético enlazado al circuito anódico pasa la corriente eléctrica, accionando el relé cuyos contactos cierran el circuito de alimentación del mecanismo responsable por parar la presa.
Una célula fotoeléctrica permite reconstituir los sonidos registrados en las películas de cine. Este es solo un ejemplo de cómo las células fotoeléctricas pueden ser utilizadas para convertir la luz en señales eléctricas que pueden ser procesadas y utilizadas en una variedad de formas. Desde la reproducción de sonido e imágenes hasta la medición de la intensidad de la luz, las células fotoeléctricas son una herramienta esencial en una amplia gama de tecnologías modernas.
Además del efecto fotoeléctrico externo estudiado en esta oportunidad, también existe el efecto fotoeléctrico interno, propio de los semiconductores, muy utilizado por ejemplo en las resistencias fotoeléctricas, esto es, aparatos eléctricos cuya resistencia depende de la intensidad de la iluminación.
Se aplica igualmente en los aparatos eléctricos semiconductores que transforman de forma directa, la energía luminosa en energía eléctrica. Estos dispositivos, conocidos como fotodiodos, son esenciales en una variedad de aplicaciones, desde la generación de energía en paneles solares hasta la detección de luz en sistemas de seguridad y la transmisión de datos en redes de fibra óptica.
Tales aparatos pueden servir de fuente de corriente eléctrica, permitiendo evaluar la intensidad de iluminación, por ejemplo en fotómeros. En el mismo principio se asienta el funcionamiento de baterías solares, de las que están munidas todas las naves espaciales. Con la creciente importancia de las energías renovables, las células fotoeléctricas y los dispositivos relacionados están desempeñando un papel cada vez más importante en nuestra sociedad.
