¿De qué manera los fotones afectan a los electrones?

Escrito por alison rohde | Traducido por guido grimann
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¿De qué manera los fotones afectan a los electrones?
Las interacciones entre los fotones y electrones otorgan la energía a los paneles solares de los satélites. (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

Hay tres formas principales en que los fotones, partículas elementales que componen la luz, interactúan y afectan a los electrones de la materia. El efecto fotoeléctrico, la dispersión de Compton y la producción de pares se producen cuando la luz golpea a la materia y pierde algo de su energía en favor de los electrones presentes en el material. Las interacciones entre los fotones y los electrones son las que brindan energía a cosas tales como los paneles solares y las cámaras digitales.

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Efecto fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico se produce cuando la luz golpea una superficie y transfiere suficiente energía para que sus electrones se liberen. Estos electrones liberados se llaman fotoelectrones. Aunque este efecto se produce en todas las formas de la materia, se lo asocia con mayor frecuencia a los metales porque sus electrones más externos están ligados de forma más laxa y, por lo tanto, se sueltan fácilmente. Mediante la observación del efecto fotoeléctrico los científicos hicieron el importante descubrimiento de que la luz tiene propiedades tanto de onda como de partícula, lo que se conoce como dualidad onda-partícula.

¿De qué manera los fotones afectan a los electrones?
El efecto fotoeléctrico se produce cuando la luz golpea una superficie y transfiere suficiente energía para que sus electrones se liberen. (Brand X Pictures/Brand X Pictures/Getty Images)

El efecto Compton

El efecto Compton, también conocido como dispersión de Compton, es muy similar al efecto fotoeléctrico, pero se produce con fotones de energía más alta. Cuando un fotón choca con un átomo, una parte de su energía se pierde en favor de los electrones: en el caso del efecto Compton, se produce una dispersión de los fotones disminuidos en el material y los electrones retroceden. Este efecto se produce también de manera inversa cuando los electrones relativistas, generados por los núcleos activos de galaxias y supernovas, colisionan con los fotones de baja energía presentes en la radiación cósmica de fondo. En este caso, la energía de los electrones es transferida a los fotones.

¿De qué manera los fotones afectan a los electrones?
En este caso, la energía de los electrones es transferida a los fotones. (Brand X Pictures/Brand X Pictures/Getty Images)

Producción de pares

El principio detrás de la producción de pares es esencialmente el de los efectos Fotoeléctrico y el de la dispersión de los fotones de Compton, que perturban la tranquilidad y la vida pacífica de electrones. La famosa ecuación de Einstein, E = mc2, establece que la energía puede ser convertida en masa. Cuando los fotones alcanzan a energías altas (de alrededor de 1,02 MeV o más), pueden colisionar con el núcleo de un átomo y transformarse en un electrón y su antipartícula (partícula con la misma masa pero una carga opuesta, llamada, en este caso, positrón)

¿De qué manera los fotones afectan a los electrones?
El principio detrás de la producción de pares es esencialmente el de los efectos Fotoeléctrico y el de la dispersión de los fotones de Compton. (John Foxx/Stockbyte/Getty Images)

Aplicaciones

Las células fotovoltáicas, como las que se utilizan en las calculadoras eléctricas y paneles solares, convierten los fotones en electrones mediante el efecto fotoeléctrico, para así generar electricidad. Cuando la luz incide sobre el semiconductor de una célula solar, golpea a los electrones sueltos y crea una corriente eléctrica que muta su flujo en una dirección determinada por los contactos metálicos. Las cámaras digitales funcionan bajo los mismos principios, y cuando la luz incide en el chip semiconductor de la cámara se convierte en y se almacena como una huella o imagen electrónica.

¿De qué manera los fotones afectan a los electrones?
Las cámaras digitales funcionan bajo los mismos principios. (Brand X Pictures/Brand X Pictures/Getty Images)

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