Efecto Fotoeléctrico

La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del Siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus carácterísticas esenciales son:
·Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.
·La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones.
En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales por que no tienen energía suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía.

Hipótesis de Broglie

Louis de Broglie propuso (1923) eliminar esta distinción: un haz de partículas y una onda son esencialmente el mismo fenómeno; simplemente, dependiendo del experimento que realicemos, observaremos un haz de partículas u observaremos una onda. Así, el electrón posee una longitud de onda (que es un parámetro totalmente carácterístico de las ondas).
Esta idea, que en un principio era una simple propuesta teórica, fue confirmada experimentalmente en 1927, cuando se consiguió que haces de electrones experimentasen un fenómeno muy carácterístico de las ondas: la distorsión de la onda al atravesar una rendija muy estrecha (difracción).

Ley de Planck

En el año 1900 Planck formuló que la energía asociada a la radiación electromagnética viene en pequeñas unidades indivisibles llamadas cuantos. Avanzando en el desarrollo de esta teoría, descubríó una constante de naturaleza universal que se conoce como la constante de Planck. La ley de Planck establece que la energía de cada cuanto es igual a la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal. Se trata de una ley fundamental de la teoría quántica, ya que con ella se describe la cuantificación de la radiación electromagnética.
De acuerdo a la ley de Planck, cada cuanto se asocia a un solo fotón. La magnitud E de los cuantos depende de la frecuencia f de la radiación según la fórmula:
E = h· f
Donde h es la constante de Planck. La constante de Planck generalmente se expresa en joule · seg. Y la frecuencia en hertzios. Así, el resultado de la energía de un cuanto se estima en joule.

Teoría de Einstein: Efecto fotoeléctrico

Para los contemporáneos de Einstein, el efecto fotoeléctrico era un fenómeno extraño, aunque común: las láminas de algunos metales al ser expuestas a una luz de determinada longitud de onda, emitían electrones. Hoy en día abunda la utilización práctica de este efecto, en ascensores, puertas de garaje, cajas de los supermercados. En definitiva, un haz de luz atraviesa un espacio e ilumina una lámina metálica en el lado opuesto, lo que hace que la lámina emita electrones. La emisión de electrones se comprueba. Y se cierra un circuito que hace que la cinta transportadora en la caja se mueva. Cuando algo obstruye el camino de la luz, una barra de pan, por ejemplo, entonces la emisión de electrones se detiene, el circuito se abre. La cinta se detiene de pronto y se cae nuestro cartón de leche…

Fusión Nuclear

La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado. Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros. Este defecto de masa se transforma en energía, se relaciona mediante la fórmula E=mc², aunque el defecto de masa es muy pequeño y la ganancia por átomo es muy pequeña, se ha de tener en cuenta que es una energía muy concentrada, con lo que poca cantidad de combustible da mucha energía.
No todas las reacciones de fusión producen la misma energía, depende siempre de los núcleos que se unen y de los productos de la reacción. La reacción más fácil de conseguir el la del deuterio (un protón más un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón, liberando una energía de 17,6 MeV.
Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.

Fisión Nuclear

La fisión nuclear consiste en la ruptura del núcleo de un átomo de alto peso atómico (por ejemplo el uranio-235) en otros más ligeros por medio de bombardeo con partículas subatómicas, por ejemplo neutrones, liberando en este proceso energía calorífica y más neutrones.
Estos neutrones liberados en este proceso pueden a su vez dividir otros átomos y generar así una reacción en cadena. Cuando este proceso de fisión nuclear está controlado y la energía es liberada lentamente en un reactor nuclear, puede transformarse en energía eléctrica. En cambio si esta reacción no es controlada, la energía es liberada instantáneamente, con una tremenda y violenta explosión, es lo que sucede en las armas nucleares.

La Radiactividad Natural

La radiactividad es la propiedad que presentan determinadas sustancias, llamadas sustancias radiactivas, de emitir radiaciones capaces de penetrar en cuerpos opacos, ionizar el aire, impresionar placas fotográficas y excitar la fluorescencia de ciertas sustancias.
– Radiación á, son núcleos de helio formados por dos protones y dos neutrones.
– Radiación â, son electrones rápidos procedentes de neutrones que se desintegran en el núcleo dando lugar a un protón y a un electrón.
– Radiación ã, son radiaciones electromagnéticas de mayor frecuencia que los rayos X.
La exposición a altas dosis de radiación aumenta la tasa de cáncer y puede producir otros trastornos de carácter genético. La radiación más peligrosa para el ser humano cuando la fuente es externa al organismo es la radiación ã, y cuando la fuente es interna al organismo es la radiación á.
La radiactividad también tiene muchas utilidades en distintos campos: medicina, industria, química, agricultura, ingeniería…

Defecto de masa y energía de enlace

Es la energía liberada cuando varios nucleones aislados se unen para formar el núcleo. En este proceso los nucleones pierden parte de su masa. El defecto de masa es:

La energía de enlace se relaciona con el defecto de masa: