Lupa, Argazki-kamera eta Efektu Fotoelektrikoa

Lupa

Deskribapena

Lupa edo mikroskopio sinplea lente konbergentea da, objektua berez duena baino tamaina handiagoan ikustea ahalbidetzen duena.

Tamaina txikiko objektu bat garbitasunez ikusteko, begiaren puntu hurbilera gerturatu behar da. Puntu hurbilaren existentziak mugatu egiten du objektua garbitasunez ikusteko ahalmena. Luparen bidez objektua puntu hurbila baino hurbilago kokatu dezakegu eta horrela erretinan eratzen den irudia handiagoa da.

Irudien eraketa

Objektua lentearen eta fokuaren artean kokatu behar da, lortutako irudia birtuala, zuzena eta objektua baino handiagoa izan dadin. Objektua ikusteko, begia, lentearen atzealdetik fokua eta lentearen artean jarri behar da.

Handipena

Luparen handipen-ahalmena honako bi angelu hauen arteko zatidura da: batetik, objektua lupaz ikustean dagokion angelu-bisuala, φ, eta bestetik, objektua puntu hurbilean jarriz luparik gabe ikustean dagokion angelu-bisuala, φ0. Objektua F1 fokoan kokatzen bada, irudia infinituan eratzen da eta begia lasaiturik dago, beraz, egokitzapenaren premiarik gabe. Honela:

Argazki-kamera

Deskribapena

Argazki-kamera irudiak atzemateko tresna optiko bat da. Bere funtsezko elementuak hauek dira:

Gorputza

Kamera iluna da, funtsean. Atzealdean elementu fotosentikorra (film edo sentsorea) jartzen da.

Objektiboa

Objektuek islaturiko argia bildu eta elementu fotosentikorrera proiektatzen duen sistema konbergentea da. Kasurik sinpleenean lente konbergente bakarra da. Objektibo on batek akatsik gabeko irudia sortu behar du, eta fokatze-sakonera handia izan behar du. Fokatze-sakonera objektuak aldi berean fokatu ditzakeen punturik hurbilenaren eta urrunenaren arteko distantzia da.

Bisorea: atera nahi den argazkia aurrebistaratzea ahalbideratzen du. Irudia enkoadratzea eta enfokatzea ahalbideratzen du.

Obturadorea: objektiboaren irekidura zabaldu eta ixteaz arduratzen den gailua da. Modu honetan elementu fotosentikorra argiaren eraginpean dagoen denbora tartea kontrolatzen da.

Diafragma: elkarren gainean ezarritako xaflatxo metalikoen eraztun bat da. Objektiboaren irekiduraren tamaina erregulatuz, kamera barrura sartzen den argi kantitatea erregulatzen da.

Kliskagailua: presionatzean argazkia ateratzen da.

Funtzionamendua

Argazki kameraren eta giza begiarenaren funtzionamendua antzekoak dira. Objektiboak begiaren kristalinoaren funtzioa betetzen du, diafragmak irisarena, kamera ilunak esklerotikarena eta elementu foto sentikorrak erretinarena.

Kliskagailua sakatzean, obturadorea denbora konkretu batez ireki egiten da. Argazkia egin nahi zaion objektutik igortzen den argia kamera barnean sartzen da. Objektiboak argia bildu eta elementu fotosentikorrera zuzentzen du. Prozesu fotokimiko baten bidez, elementu fotosentikorrean irudia sortzen da.

Objektuen fokatzea lortzeko, lentearen eta elementu fotosentikorraren arteko distantzia doitu egin behar da, argazkia egin nahi zaion objektuaren irudia elementu fotosentikorrean eratzeko moduan.

Irudiaren eraketa

Argazki kamerak sortzen duen irudiaren ezaugarriak honakoak dira: txikiagoa, alderantzizkoa eta erreala. Horrelako ezaugarriak dituen irudia eratzeko, objektua lentearen 2F puntua baino urrutiago kokatu behar da.

Efektu fotoelektrikoa

Deskribapen laburra

Zenbait metalen gainazaletik elektroiak erauzten dira, argi ikusgai edo ultramorearekin argiztatzen direnean. Fenomeno honi efektu fotoelektrikoa deritzo eta Hertz-ek aurkitu zuen 1887an. Fenomeno honetan argi energia energia mekanikoan transformatzen da.

Fisika klasikoak azaltzen ez dituen fenomenoak

Teoria elektromagnetiko klasikoak ezin du efektu fotoelektrikoa azaldu funtsezko 3 arrazoi hauengatik:

Teoria klasikoaren arabera, efektu fotoelektrikoa argiaren edozein maiztasunetan gertatzen da. Horretarako nahikoa izan beharko luke argiaren intentsitatea handitzea. Esperimentalki egiaztatu da, efektu fotoelektrikoa gertatzeko beharrezkoa dela erabilitako argiak gutxieneko maiztasun bat izatea, atari-maiztasuna (f0) esaten zaiona, erabilitako argiaren intentsitatea edozein delarik ere. Atari-maiztasuna metal bakoitzaren ezaugarri propioa da. 

Argiaren maiztasuna handitzean, metaletik askatutako elektroien energia zinetikoa handitzen da ere.

Igorritako elektroien kopurua argiaren intentsitatearekiko proportzionala den arren, elektroien energia zinetiko maximoaren balioa argiaren intentsitatearekiko independentea da, teoria klasikoaren bitartez azaldu ezin daitekeena.

Teoria klasikoaren arabera, argiaren intentsitatea oso ahula bada, atzerapen denbora bat egon beharko luke metalaren argiztatzearen eta fotoelektroien igorpenaren artean. Ez da neurtu inoiz atzerapen denborarik.

Einstein-en azalpena teoria kuantikoaren bidez

Planck-en teoria kuantikoaren arabera erradiazio elektromagnetiko batek igorritako edo xurgatutako energia kuantizaturik dago, hau da, kuantu izeneko energia pakete diskretuez osaturik dago. Argiaren kasuan, kuantuei fotoi izena eman zien Einstein-ek.

Einstein-ek, efektu fotoelektrikoa azaltzeko, honako hipotesiak eginzituen:

Fotoi bakoitzaren energia erabilitako argiaren maiztasunaren zuzenki proportzionala da

Non h Planck-en konstantea den.

Fotoia eta elektroiaren arteko talka elastikoa bada, elektroiak fotoiaren energia guztia (E) xurgatzen du.

Elektroiak xurgatutako energiaren zati bat metaletik erauzteko erabiltzen du. Honi erauzketa-lana (W0) deritzo eta atari maiztasuna duen fotoi bati dagokion energiaren baliokidea da.

Behin elektroia erauzita, energia soberakina energia zinetikoan (Ez) bilakatzen da. Beraz, ekuazio fotoelektrikoa honela idatz daiteke:

Loturarik ahulena duen elektroiak energia maximoarekin ihes egingo du:

Einstein-en teoria kuantikoak erantzuna eman zien ikuspuntu klasikotik azalpenik ez zuten efektu fotoelektrikoaren alderdi batzuei:

- o f

- o f ≥ f0 bada elektroiak metaletik erauzteko behar duen energia minimoa eskuratuko du (E > W0) eta hortaz, efektu fotoelektrikoa gertatuko da.

- Argiaren intentsitatea handitzean, fotoien kopurua handitzen da. Hortaz, elektroi gehiago igorriko dira, korronte elektrikoaren intentsitatea handituz. Intentsitate aldaketak ez du fotoi bakoitzaren energia aldatzen eta ondorioz, fotoelektroi bakoitzaren energia zinetikoa ez da aldatzen.

- Elektroi bat erauzteko behar den energia pakete kontzentratuetan (fotoietan) hornitzen denez, ez dago inolako atzerapenik elektroien igorpenean.