Fundamentos Cuánticos y Tecnología: Láser, Células Fotoeléctricas y Microscopía Electrónica
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Fundamentos y Aplicaciones de la Física Cuántica en Dispositivos Modernos
El Principio de Exclusión de Pauli
También indican que no pueden existir dos electrones que tengan sus cuatro números cuánticos iguales, esto es, que estén en el mismo estado energético. Esta regla, que ya había sido establecida empíricamente por Wolfgang Pauli en 1925, se conoce como el Principio de Exclusión.
La Célula Fotoeléctrica
La célula fotoeléctrica es un dispositivo electrónico basado en el efecto fotoeléctrico. La combinación de la célula fotoeléctrica con un relé permite construir multitud de dispositivos automáticos, como:
- Alarmas antirrobo
- Semáforos de tráfico
- Puertas automáticas
Funcionamiento y Componentes
El dispositivo consta de una ampolla de vidrio al vacío o con un gas inerte a baja presión. En su interior encontramos:
- Un cátodo o emisor, recubierto de un metal fotosensible (de pequeño trabajo de extracción).
- Un ánodo o colector, una varilla metálica situada frente al emisor.
Al iluminar el cátodo con luz de la frecuencia adecuada, este emite electrones, los cuales son recogidos por el ánodo, dando origen a una corriente eléctrica.
Cuando la luz incide sobre el cátodo de la célula fotoeléctrica, la corriente eléctrica generada circula por el relé, manteniendo abierto el circuito exterior. Si se interrumpe la luz, cesa la corriente y se abre el relé, con lo que se pone en marcha algún dispositivo, por ejemplo, una señal de alarma.
El Láser (LASER)
La palabra LÁSER proviene de las iniciales de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación).
La acción del láser se basa en la teoría cuántica aplicada al átomo. Aunque el primer láser fue inventado en 1958, el concepto de emisión estimulada fue adelantado por Einstein en 1917.
Un láser es un aparato que produce un rayo de luz coherente, es decir, un haz de fotones con la misma frecuencia, fase y dirección, con lo que se dispersa y se debilita muy poco. Pueden obtenerse a partir de sólidos, líquidos o gases.
Aplicación Histórica: Medición Tierra-Luna
La distancia Tierra-Luna se ha medido enviando un haz de luz láser a la Luna. Este haz se refleja en un panel de espejos de 60 cm de ancho colocado en la superficie lunar por la misión espacial Apolo XI en 1969, detectando el haz a su regreso a la Tierra (parece que el hombre sí llegó a la Luna).
Microscopios Electrónicos
La primera aplicación del carácter ondulatorio del electrón fue su utilización para obtener imágenes con un nivel de detalle mucho mayor que con el microscopio óptico ordinario.