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Electrones en fuga

Título Actividad:

Electrones en Fuga

Principios a explicar:
Efecto fotoeléctrico

Material:
10 canicas
1 libro de pasta dura
1 hoja de máquina

Procedimiento:

  1. Acuesta el libro con el lomo en el piso, de modo que en la parte de arriba los bordes de la pasta formen un carril.
  2. Forma 8 canicas en un extremo del carril formado por los libros, mismas que jugarán el rol de electrones dentro de un átomo.
  3. Dobla la hoja de máquina a lo largo, de modo que pueda ser usada como carril.
  4. Acomoda la hoja como una rampa que termine en donde están formadas las canicas.
  5. Desde la parte más alta de la hoja, deja que una canica se deslice hasta llegar a chocar la fila de canicas. Esta canica representará la luz que llega y choca con el átomo.

Marco Teórico:
El efecto fotoeléctrico es un fenómeno físico, descubierto por Hertz en 1888, relativo al comportamiento de la luz cuando esta choca contra una superficie metálica; este choque provoca que la luz desprenda electrones del material. Cómo en ese entonces se veía a la luz sólo como una onda, nadie podía explicarse este efecto hasta que llegó un joven científico alemán.
En 1905, basándose en la cuantización de la energía de Max Planck, Einstein propone la idea de una luz dual que al mismo tiempo viaja como onda pero está formada por paquetes de energía, llamados fotones. Con esto se podía justificar que al chocar con los electrones los paquetes les ceden a estos su energía y les permiten escapar del átomo.
Te preguntarás ¿Qué tiene que ver esto con nuestra vida cotidiana?, pues la explicación de dicho efecto ayudó a que le ciencia diera un paso muy grande en generación de energía a partir de luz solar.

Explicación:
Preguntas: ¿Qué le sucede a la canica que deslizamos cuando choca con las que están formadas?, y a las que están formadas ¿qué les pasa?, ¿Por qué?
En 1905, siendo empleado de la oficina de patentes de Suiza, Albert Einstein se apoyó en la cuantización de la energía de Planck para plantear que la luz, como todas las ondas electromagnéticas, viaja en pequeños paquetes que podrían considerarse como partículas. Posteriormente se les dio el nombre de fotones.
La energía de cada paquete no depende de la intensidad de la luz sino de la frecuencia de la onda en cuestión, a más frecuencia más energía. Esto concordaba con los resultados experimentales, que mostraban que aunque aumentaba la intensidad de la luz no aumentaba el número de electrones en la placa de metal.
Cuando un fotón choca con un electrón dentro del átomo, desaparece y le pasa toda su energía al electrón; que con esto puede escapar a la atracción de la carga positiva del átomo.
En este juego las canicas en fila representan electrones en el átomo; si bien la canica que llega por la rampa no desaparece al chocar, transmite su energía y permite a la canica de la orilla escapar del “átomo”.
Las celdas solares que proveen energía a los satélites artificiales, calculadoras, relojes e incluso carros solares, se basan en el efecto fotoeléctrico. Sensores de luz como los de los elevadores, la banda sin fin del supermercado y lámparas automáticas funcionan en base al efecto fotoeléctrico.

Diseño: Grupo Quark, Miguel García Guerrero

 

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