El NOBEL de EINSTEIN del que te beneficias a diario | El efecto fotoeléctrico

Tal vez la expresión más popular del mundo de la ciencia sea la que deriva de la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein, seguro que te la sabes: E=mc^2. Esta es la equivalencia entre masa y energía, un concepto famosísimo e interesantísimo, pero aunque parezca mentira no lo suficiente como para ganar el premio Nobel por ello. Einstein tampoco ganó el Nobel por su teoría de la relatividad general, la cual es la actual teoría de la gravedad. Entonces ¿Por qué se le dio el Premio Nobel a Albert Einstein?



Cuando sales de viaje seguramente te habrás dado cuenta de los distintos generadores de energía eléctrica que suele haber por el paisaje. Puedes ver desde aerogeneradores ("molinos de viento") hasta presas hidroeléctricas. Estas son instalaciones que transforman el movimiento en corriente eléctrica, que aunque pueda tener algún principio físico más o menos complejo nos hace estar seguros de qué están transformando en qué. Sin embargo, hay un tipo más de generador en el paisaje, un generador que es algo más peculiar: el panel fotovoltaico (un tipo de placa solar), un invento que transforma" la luz en energía eléctrica"; ¿y esto como se come?
Bien, en primer lugar debemos saber que hay ciertos metales que son capaces de producir un potencial eléctrico, es decir, corriente, cuando la luz incide en ellos. Estos son semiconductores, que conducen la electricidad dependiendo de las condiciones a las que estén siendo sometidos. Este hecho se conoce desde hace bastante, no es nada nuevo realmente. La primera célula fotovoltaica, que es un semiconductor al que se ha sometido a un proceso electroquímico denominado dopaje para que produzca un flujo libre de electrones (electricidad), fue creada en 1839 por el físico Edmond Becquerel, demostrando esta curiosísima y util propiedad. Ahora bien ¿esto por qué pasa?

Como todo lo que acontece a escalas tan pequeñas, la respuesta nos la va a dar la física cuántica. En primer lugar debemos entender que la luz es una radiación electromagnética. Esto quiere decir que tiene una frecuencia y una longitud de onda. Sin enrollarnos demasiado, debemos saber que la energía que porta esta radiación se haya mediante la ecuación de Planck, que predice un envío de la misma en paquetes, fotones, las partículas de la luz (si, la luz es una onda también, ya lo explicaremos). La energía de la luz es proporcional a su frecuencia. Aquí entra Einstein (a que ya te habías olvidado de él): Albert Einstein dijo que estos fotones al chocar con el metal transmiten su energía (la que hemos dicho que nos daba la ecuación de Planck) a  los electrones del metal. Estos, dado que los metales son conductores, están más o menos libres por el metal, y ceden su lugar dejando un hueco libre. Es como cuando te empuja alguien. Esto crea un efecto en cascada por el que los electrones van tratando de ocupar los espacios que quedan libres y, como ya hay movimiento de electrones, ya hay electricidad.

Albert Einstein y Max Planck

Esto es una de las consecuencias más importantes del conocido como efecto fotoeléctrico, (la liberación de electrones por parte de un metal debido a la incidencia de una onda electromagnética con una frecuencia mínima umbral) que aunque fue descubierto en 1887 por Heinrich Hertz no fue hasta 1905 cuando Albert Einstein lo explicó correctamente, lo que le sirvió para ganar el premio Nobel de Física en el año 1921.
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