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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICAESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE

“INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA” 

TEMACUESTIONARIO N°1

FECHA: 27/04/2012

SECCION: X-ME-1

CURSO: INGENIERIA DE LA ILUMINACION

COMPUESTO POR:

VARGAS DONAYRE VICTOR SAUL

DOCENTES: ING. VICTOR MANUEL BRAVO RAMOS

ICA-PERU

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INGENIERIA DE LA ILUMINACION

CUESTIONARIO N°01

1) Elaborar una tabla de longitud de onda y frecuencia de las radiacionesdel espectro visible. Investigar la elaboración de la misma tabla de las

otras radiaciones del espectro del éter. 

ESPECTROFOTOMETRO DE LUZ VISIBLE Y ULTRAVIOLETA

ESPECTROFOTOMETRIA 

La Espectrofotometría es la medida de la absorción o de la emisión de la radiaciónelectromagnética al pasar a través de una sustancia, en función de su longitud deonda, para la cuantificación y la determinación de la naturaleza de una sustancia através del análisis de la radiación, ya que el método fotométrico es el másimportante en el análisis cuantitativo, y cuando se aplica en la región ultravioletatambién nos proporciona información sobre la estructura de las moléculas.

CONCEPTOS TEORICOS: 

ESPECTROFOTOMETRO: Instrumento que mide la energía radiante absorbida otransmitida por una muestra, en función de la longitud de onda.  ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO: Existen en la naturaleza diferentes tipos deradiaciones electromagnéticas, como rayos cósmicos, gama, X, radiación visible,ultravioleta, infrarroja, etc. El ordenamiento secuencial de estas formas de

radiación se conoce como espectro electromagnético. 

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Espectro Electromagnético 

Espectro Visible

LUZ O ESPECTRO VISIBLE: La radiación visible y la ultravioleta son sólo unapequeña porción del espectro electromagnético y pueden presentar los fenómenosde reflexión, refracción y difracción. La radiación visible llamada así por que es laúnica parte del espectro electromagnético que es percibida por el ojo humano ytiene un intervalo de 380 nm a 780 nm y cuando ésta se difracta, podemosobservar los diferentes colores que la conforman, para cada color se tiene unintervalo de longitudes de onda como se muestra en la tabla:

COLOR INTERVALO DE mVIOLETA 380-430 nm

 AZUL 450-495 nmVERDE 495-550 nmVERDE-AMARILLO 550-570 nm

 AMARILLO 570-590 nmNARANJA 590-620 nmROJO 620-750 nm 

ESPECTRO ULTRAVIOLETA: Radiación ultravioleta o Luz ultravioleta: La radiación visible y la ultravioleta sonsólo una pequeña porción del espectro electromagnético y pueden presentar losfenómenos de reflexión, refracción y difracción. : La radiación visible y laultravioleta son sólo una pequeña porción del espectro electromagnético y puedenpresentar los fenómenos de reflexión, refracción y difracción. El intervalo deradiaciones cubierto por la región VIS en la Espectrofotometría va de 380 a 780nm. La región ultravioleta completa va de 10 a 380 nm la cual se divide enultravioleta lejano [1] (10-20 nm) y ultravioleta cercano [2] (200-380), pero enEspectrofotometría solo se utiliza la región UV cercano. 

Observaciones empíricas nos muestran que algunas formas de radiación son másenergéticas que otras, por ejemplo la luz visible es relativamente inofensiva, perolos rayos ultravioleta causan quemaduras, los rayos X causan serias quemaduras,los rayos cósmicos pueden ser detectados en minas profundas, aún penetrando acientos de pies del suelo. La conclusión a la que se llega bajo estas observaciones

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es que a cortas longitudes de onda o radiación de alta frecuencia son másenergéticas que largas longitudes de onda o radicaciones de baja frecuencia.

LONGITUD DE ONDA  (y sus unidades): Las radiaciones electromagnéticas sepropagan describiendo ondas o ciclos, y la forma de medirlas es mediante eltamaño de la onda. Longitud de onda es la distancia que hay entre las crestas ovalles de dos ondas adyacentes, medidas a lo largo de la línea de propagación yla representamos con la letra griega m (lambda). 

Ondas electromagnéticas y longitud de onda

DENOMINACIÓN SÍMBOLO EQUIVALENCIACentímetro Cm 1x10-2 mMicrómetro m 1x10-6 mMilimícra Mm 1x10-9 mNanómetro Nm 1x10-9 m

 Ängstrom Ä 1x10-10 m

Unidades de la longitud de onda

De la tabla anterior podemos observar que mm= nm

que nm = 1x10-1 A

COLOR: La absorción selectiva de parte de las radiaciones del espectro visible es

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causa determinante del color de los cuerpos

LUZ POLICROMATICA: Es la radiación electromagnética compuesta de dos omás colores. Es la radiación electromagnética compuesta de dos o mas longitudesde onda.

LUZ MONOCROMATICA: Es la radiación electromagnética compuesta de un solocolor. Es la radiación electromagnética compuesta de una sola longitudes de onda.

LEY DE BEER: Establece que al hacer pasar un haz de luz monocromático através de una solución transparente y colorida la cantidad de luz absorbida poresta es directamente proporcional a su concentración.

LEY DE LAMBERT: Establece que al hacer pasar un haz de luz monocromático através de una solución transparente y colorida la cantidad de luz absorbida poresta es directamente proporcional al diámetro de la celda que contiene a dichasolución

LEY DE LAMBERT-BOUGER-BEER: Establece que al hacer pasar un haz de luzmonocromático a través de una solución transparente y colorida la cantidad de luzabsorbida por esta es directamente proporcional a su concentración y al diámetrode la celda que contiene dicha solución.

ABSORBANCIA: La absorción de la radiación electromagnética se lleva a cabo alhacerla pasar a través de la materia con la frecuencia adecuada, la radiación es

retenida por la materia originando diferentes fenómenos de acuerdo a sus nivelesde energía como: rotaciones, transiciones o vibraciones. En la práctica cuando unrayo de luz pasa a través de una solución colorida parte de esta radiación esabsorbida y la restante se refleja o se transmite, de acuerdo a sus característicasfísico químicas, a este fenómeno se le denomina absorción diferencial y constituyeparte fundamental de la espectrofotometría ya que en ella es muy importante eltipo y la cantidad de energía absorbida.

TRANSMITANCIA: En la práctica cuando un rayo de luz pasa a través de unasolución colorida parte de esta radiación es absorbida y la restante se refleja o setransmite, cuando se mide la cantidad de luz transmitida se le llama transmitancia.

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LA TEORIA DEL ETER

 Artículo principal: Teoría del eter . 

En 1850 Foucault, Fizeau y Breguet realizaron un experimento crucial para decidirentre las teorías ondulatoria y corpuscular. El experimento fue propuestoinicialmente por Arago y consiste en medir la velocidad de la luz en aire y agua. Lateoría corpuscular explica la refracción en términos de la atracción de loscorpúsculos luminosos hacia el medio más denso, lo que implica una velocidadmayor en el medio más denso. Por otra parte, la teoría ondulatoria implica, deacuerdo con el principio de Huygens que en el medio más denso la velocidad esmenor.

En las décadas que siguieron, se desarrolló la teoría del éter. El primer paso fue laformulación de una teoría de la elasticidad de los cuerpos sólidos desarrolladapor  Claude Louis Marie Henri Navier que consideró que la materia consiste de unconjunto de partículas ejerciendo entre ellas fuerzas a lo largo de las líneas quelos unen. Diferentes desarrollos aplicables a la Óptica fueron realizadospor  Siméon Denis Poisson,George Green, James MacCullagh y Franz Neuman. Todas ellas encontraban dificultades por intentar explicar el fenómeno óptico entérminos mecánicos. Por ejemplo, al incidir sobre un medio una onda transversal,se deberían producir ondas, tanto longitudinales como transversales, pero, segúnlos experimentos de Arago y Fresnel, solo se producen del segundo tipo. Otraobjeción a la hipótesis del éter es la ausencia de resistencia al movimiento de losplanetas.

Un primer paso para abandonar el concepto de éter elástico lo realizó MacCullagh,que postuló un medio con propiedades diferentes a la de los cuerpos ordinarios.Las leyes de propagación de ondas en este tipo de éter son similares alas ecuaciones electromagnéticas de Maxwell. 

 A pesar de las dificultades, la teoría del éter elástico persistió y recibióaportaciones de físicos del siglo XIX, entre ellos William Thomson (Lord Kelvin),

Carl Neumann, John William Strutt (Lord Rayleigh) y Gustav Kirchhoff. 

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2) Definir en forma concreta las teorías sobre la naturaleza de la luz.

NATURALEZA DE LA LUZ

La luz presenta una naturaleza compleja: depende de cómo la observemos semanifestará como una onda o como una partícula.  Estos dos estados no seexcluyen, sino que son complementarios (véase Dualidad onda corpúsculo). Sinembargo, para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemosclasificar los distintos fenómenos en los que participa según su interpretaciónteórica:

Teoría ondulatoria

Esta teoría, desarrollada por  Christiaan Huygens,  considera que la luz es

una onda electromagnética,  consistente en un campo eléctrico que varía en el

tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa, ya que los campos

eléctricos variables generan campos magnéticos (ley de Ampère)  y los campos

magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de Faraday  ). De esta forma,

la onda se autopropaga indefinidamente a través del espacio, con campos

magnéticos y eléctricos generándose continuamente. Estas ondas

electromagnéticas sonsinusoidales,  con los campos eléctrico y magnético

 perpendiculares entre sí y respecto a la dirección de propagación.

Para poder describir una onda electromagnética podemos utilizar los parámetroshabituales de cualquier  onda: 

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Amplitud (A ): Es la longitud máxima respecto a la posición de equilibrio quealcanza la onda en su desplazamiento.

Periodo (T  ): Es el tiempo necesario para el paso de dos máximos o mínimossucesivos por un punto fijo en el espacio.

Frecuencia (ν ): Número de oscilaciones del campo por unidad de tiempo. Es unacantidad inversa al periodo.

Longitud de onda ( λ): Es la distancia lineal entre dos puntos equivalentes deondas sucesivas.

Velocidad de propagación (V  ): Es la distancia que recorre la onda en una unidad

de tiempo. En el caso de la  velocidad de propagación de la luz en el vacío, serepresenta con la letra c .

La velocidad, la frecuencia, el periodo y la longitud de onda están relacionados por las siguientes

ecuaciones:

Teoría corpuscular

Descripción

La teoría corpuscular estudia la luz como si se tratase de un torrente de partículassin carga y sin masa llamadas fotones, capaces de portar todas las formas deradiación electromagnética. Esta interpretación resurgió debido a que, la luz, ensus interacciones con la materia, intercambia energía sólo en cantidades discretas(múltiplos de un valor mínimo) de energía denominadas cuantos.  Este hecho esdifícil de combinar con la idea de que la energía de la luz se emita en forma deondas, pero es fácilmente visualizado en términos de corpúsculos de luz o fotones.

FENOMENO CORPUSCULAR

EXISTEN TRES EFECTOS QUE DEMUESTRAN EL CARÁCTER CORPUSCULAR DE LA LUZ. SEGÚN EL ORDEN HISTÓRICO, EL PRIMER EFECTO QUE NO SE PUDO EXPLICAR POR LA

CONCEPCIÓN ONDULATORIA DE LA LUZ FUE LA RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO .

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Teorías cuánticas

Diagrama de Feynman donde se muestra elintercambio de un fotón virtual (simbolizado por unalínea ondulada y ) entre un positrón y un electrón. 

La necesidad de reconciliar las ecuaciones deMaxwell del campo electromagnético, que describenel carácter ondulatorio electromagnético de la luz,con la naturaleza corpuscular de los fotones, hahecho que aparezcan varías teorías que están aúnlejos de dar un tratamiento unificado satisfactorio.Estas teorías incorporan por un lado, la teoría de laelectrodinámica cuántica,  desarrollada a partir delos artículos de Dirac, Jordan, Heisenberg y Pauli, ypor otro lado la mecánica cuántica de deBroglie, Heisenberg y Schrödinger. 

3)Describa el proceso y principios de funcionamiento de la fotografía,célula fotoeléctrica, resaltando la aplicación de la luz.

PRINCIPIO DE LA FOTOGRAFIA

Hacia el siglo XVII se sabía que ciertoscompuestos de plata se ennegrecían al exponerlosal sol, pero se ignoraba si era el calor o la luz lacausa del oscurecimiento.

Jihann Heinri Schulze, profesor de anatomía de laUniversidad de altdorf (Alemania), descubrió que

la luz causaba el proceso de ennegrecimiento. En1725, cuando trabajaba en un soleado laboratoriosobre un método para obtener fósforo, descubriópor accidente que el compuesto que usaba en unmatraz adquiría en el lado iluminado por el sol unacoloración púrpura negruzca. Schulze abandonósu experimento sobre el fósforo e investigó el

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fenómeno. Recortó varias palabras de una hoja de papel y la colocó al rededor delmatraz. Situó este cerca del calor de una llama pero no se produjo ningún cambio

de color. Cuando colocó el recipiente al sol durante largo tiempo y luego quitó elpapel, las palabras aparecieron en el matraz tal como habían sido cortadas,"fotografiadas" por el nitrato de plata oscurecido.

Schulze tardó algún tiempo en comprender que era la pequeña cantidad de platade compuesto original lo que había causado el cambio. Sus hallazgosconstituyeron la base de posteriores investigaciones sobre sustancias sensibles ala luz.

LOS PRIMEROS PROCESOS FOTOGRÁFICOS

Niépce inició en 1829 una incómoda asociación con Jacques Louis Daguerre, unconocido pintor, diseñador teatral y creador del Diorama, espectáculo popular enel que producía ilusiones ópticas de gran tamaño. También había experimentadocon diferentes métodos fotográficos. Frustrado por su falta de resultados,consideró ventajoso colaborar con Niépce murió en 1833, no mucho antes de queDaguerre perfeccionase un tipo de fotografía denominada daguerrotipo.

El invento fue presentado ante un público curioso en enero de 1839, peroDaguerre mantuvo en secreto hasta agosto el proceso que utilizaba para susfotografías. Empleaba una lámina de cobre recubierta de plata que trataba con

vapor de yodo para fotosensibilizarla. Después de ser expuesta en la cámara, laplaca se sometía a vapor de mercurio para revelar la imagen, que se fijaba luegocon una solución de sal común.

 Al enterarse del invento de Daguerre en enero, William Henry Foz un acomodadocientífico inglés, decidió defender sus derechos dando a conocer si propio procesoantes que Daguerre. El 31 de enero de 1839 no sólo anunció su invento sino queademás describió los detalles técnicos de su proceso. El invento de Talbot,llamado "Dibujo fotogénico", se remontaba a 1835. Hacia 1841, Talbot realizóimportantes modificaciones y lo rebautizó "calotipo". Se trataba del primer proceso

negativo - positivo del mundo.

Talbot usaba papel tratado con nitrato de plata y yoduro potásico. Tras laexposición usaba un baño de ácido gálico y calentaba el negativo para revelar porcompleto la imagen latente recibida durante la exposición. A continuación usabapapel sensibilizado con sales de plata para recibir las copias positivas, que finabacon sal.

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Las diferencias entre el daguerrotipo y el calotipo eran substanciales. Undaguerrotipo era positivo directo, una imagen nítida formada por minúsculos

glóbulos de mercurio sobre la placa metálica. Cada fotografía era única y sólo sepodía reproducir fotografiándola. Resultado sumamente frágil y requería unaprotección de cristal. Al principio las exposiciones duraban de 20 a 30 minutos,pero al cabo de unos años se redujeron a un minuto.

El calotipo era un método negativo positivo. Las exposiciones duraban de uno acinco minutos. El proceso permitía un infinito número de copias sobre papel de unnegativo único. A pesar de la popularidad del daguerrotipo, fue el calotipo, quepermitía la reproducción, el que había de perdurar. El daguerrotipo pasó de modaa mediados del siglo pasado.

Reducidos los tiempos de exposición uno o dos minutos, hacia 1841 fue posiblerealizar retratos con una cámara. Pero permanecer sentado inmóvil, aunque fuerapor poco tiempo, podía resultar incómodo, a pesar del uso de soportes paramantener la cabeza inmóvil. A veces, en función de la comodidad, se fotografiabaal sujeto con los ojos cerrados. Luego se abrían en la foto mediante la hábilaplicación de pintura con un pincel.

LA CÁMARA FOTOGRÁFICA 

Máquina donde se impresiona la imagen mediante la luz en una superficie

sensibilizada llamada clisé, placa, película o filme.

- ESTRUCTURA: El cuerpo de la cámara es una caja donde se aloja la Película yque contiene además un soporte para el Objetivo, el cual reproduce, sobre lapelícula, el motivo. También debe tener un Visor, para poder dirigirla hacia elmotivo, y un Obturador para regular el tiempo de exposición (el tiempo en que sedejan pasar los rayos luminosos hacia la película). El Diafragma del objetivo sirvepara regular la intensidad de los rayos de luz que inciden sobre el plano de lapelícula.

Para obtener la máxima nitidez a diferentes distancias entre el motivo y el plano dela película, es necesario desplazar el objetivo mediante un Regulador deDistancia.

En las cámaras provistas de objetivo fijo, éste se halla situado de tal forma quepuede obtenerse una imagen nítida entre infinito y 3 m, aproximadamente.

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 A través del Visor, el fotógrafo ve y compone el tema, éste es una ventanita paramirar por ella, puede tener una pequeña lente propia o utilizar un aparato que le

permita ver a través del cuerpo de la cámara.El Objetivo, recibe la luz que refleja el sujeto y enfoca una imagen invertida sobrela película. Todos los objetivos, excepto los de las cámaras más sencillas,comprenden varias lentes separadas que funcionan como una sola, y sellama Lente Compuesta.

El Diafragma, es el agujero circular en medio de la lente por el que entra la luz. Sutamaño puede variar para alterar la cantidad de luz que entra en la cámara y va adar a la película. Cuando está abierto del todo deja pasar toda la luz posible, comohabrá que hacer, por ejemplo en un día muy nublado. Pero cuando la luz es muyintensa, reduce la cantidad de luz cerrándolo. Además, las cámaras poseenuna Palanca de Arrastre de Película, el cual hace avanzar la película en ladistancia adecuada después de cada exposición.

En la mayoría de los casos está conectado al obturador, e forma que si se olvidapasar la película queda bloqueado el Disparador. Un Contador  registra el númerode fotografías que se han hecho. El Telémetro, mide la distancia entre la cámaray el objeto y vienen adaptados a muchos visores de cámaras de 35 mm.

TIPOS DE CÁMARAS 

La cámara de caja y la cámara de fuelle son los tipos clásicos a partir de loscuales se han desarrollado muchos modelos;  la cámara reflex monocular del tipoHasselblad, predecesora del tipo Rolleiflex y las cámaras miniaturizadas, como laMinox, son algunas de las muestras que ofrece el mercado. 

CÁMARA DE VISOR DIRECTO:  son cámaras muy sencillas. Se ve el sujeto através de un visor, su enmarcado ayuda a compensar cualquier error que sepudiera producir en el encuadre. Muchas de estas cámaras son de poco peso y defácil manejo, pero estas no son apropiadas para primeros planos o para sujetos

en movimiento,  no deben utilizarse con poca luz y su objetivo no esintercambiable.

- Tamaños de película: 110, 126, 135, 120.

CÁMARA CON TELÉMETRO: es una cámara de visor directo, pero con mandosmás avanzados que suelen incluir un exposímetro. El telémetro mide la distancia ala que se encuentra el sujeto para un mejor enfoque. El  sistema de enfoque del

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objetivo funciona en combinación con el telémetro del visor, de forma que si se veuna imagen doble o rota en éste hay que girar el mando de enfoque hasta que

ambas imágenes coincidan en una sola.Son muy fáciles de manejar y suelen ofrecer una amplia gama de velocidades deobturación adecuadas para la mayoría de las condiciones de luz. Casi todasadmiten películas de 35 mm. La mayoría poseen objetivos fijos, por lo que nosirven para primeros planos y la imagen del visor aunque nítida, es pequeña.

- Tamaños de película: 110, 135, 120, 220.

CÁMARA REFLEX DE UN SOLO OBJETIVO (SRL), 35 mm: ofrece el sistema devisor más eficaz. Un espejo, con una inclinación de 45º, detrás del objetivo, dirige

la luz hacia arriba a una pantalla de enfoque, lo cual elimina los errores deencuadre. Estas cámaras tienen un gran surtido de accesorios. El obturador deplano focal, está incorporado al cuerpo de la cámara, permite cambiar el objetivosin peligro de velar la película. Una reflex de un solo objetivo es de fácil enfoque,pero son más pesadas y más complejas que las de visor directo, suelen ser máscostosas y delicadas.

- Tamaño de película: 135 (hay unas cámaras muy parecidas que llevan películasde 110).

CÁMARA CUADRADA REFLEX DE UN SOLO OBJETIVO:  tienen los visoresarriba, por lo que hay que colocarlas a la altura de la cintura, pero muchas admitenpentaprismas u otros visores. La mayoría producen negativos de 6 x 6 cm. Losmodelos que producen los negativos rectangulares sólo se pueden utilizar parahacer  fotos verticales si tienen pentaprisma.

El negativo al ser mayor, da una mejor  calidad que el de 35 mm. Es más fácil verel detalle en la pantalla del visor. La mayoría de los modelos tienen cartuchos oinsertadores de películas intercambiables, lo que permite cargar la máquina muyde prisa. Algunas tienen el obturador incorporado en el objetivo y se sincronizan

con el flash a cualquier  velocidad. - Tamaños de película: 6 x 6 cm, 6 x 7 cm, 4,5 x 6 cm, 70 mm de dobleperforación.

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FUNCIONAMIENTO. 

Toda cámara, desde el modelo de bolsillo más simplificado hasta la máscomplicada reflex de un solo objetivo, es básicamente una cámara hermética a laluz con un trozo de película en el fondo y un agujero enfrente para permitir laentrada de la luz.

La luz es enfocada hasta la película por un objetivo, formando una imagen de loque está delante de la cámara. La cantidad de luz que entra en la cámara estácontrolada por el tamaño del agujero y la duración del tiempo en que permaneceabierto. Arriba de la cámara hay n aparato visor que permite seleccionar el áreaque ha de incluirse en la fotografía. Todo lo que se añada a esta cámara básica lahará más versátil, pero no es esencial.

CELULA FOTOELECTRICA

Una célula fotoeléctrica, también llamada célula, fotocélula o celulafotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energíaluminosa (fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) medianteel efecto fotovoltaico. 

Compuestos de un material que presenta efecto fotoeléctrico: absorben fotones de

luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, elresultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

La eficiencia de conversión media obtenida por las células disponiblescomercialmente (producidas a partir de silicio monocristalino) está alrededor del11-12%, pero según la tecnología utilizada varía desde el 6% de las célulasde silicio amorfo hasta el 14-19% de las células de silicio monocristalino. Tambiénexisten Las células multicapa, normalmente de Arseniuro de galio, que alcanzaneficiencias del 30%. En laboratorio se ha superado el 42% con nuevos panelesexperimentales.[cita requerida] 

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La vida útil media a máximo rendimiento se sitúa entorno a los 25 años, período a partir del cual la

potencia entregada disminuye. Al grupo de células fotoeléctricas para energía solarse le conoce como panel fotovoltaico. Los panelesfotovoltaicos consisten en una red de células solaresconectadas como circuito en serie para aumentar latensión de salida hasta el valor deseado (usualmentese utilizan 12V ó 24V) a la vez que se conectanvarias redes como circuito paralelo para aumentarla corriente eléctrica que es capaz de proporcionar el

dispositivo.El tipo de corriente eléctrica que proporcionanes corriente continua, por lo que sinecesitamos corriente alterna o aumentar su tensión, tendremos que añadir un inversor y/o un convertidorde potencia

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

En un semiconductor expuesto a la luz, un fotón de energía arranca un electrón, 

creando al pasar un «hueco». Normalmente, el electrón encuentra rápidamente unhueco para volver a llenarlo, y la energía proporcionada por el fotón, pues, sedisipa. El principio de una célula fotovoltaica es obligar a los electrones y alos huecos a avanzar hacia el lado opuesto del material en lugar de simplementerecombinarse en él: así, se producirá una diferencia de potencial y por lo tanto tensión entre las dos partes del material, como ocurre en una pila. 

Para ello, se crea un campo 

eléctrico permanente, a través de una unión pn,  entre dos capas dopadas respectivamente, p y n: 

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Estructura de una célula fotovoltaica.

La capa superior de la celda se compone de silicio   dopado de tipo n.1 En estacapa, hay un número de electrones libres mayor que una capa de silicio puro, deahí el nombre del dopaje n, como carga negativa (electrones). El materialpermanece eléctricamente neutro: es la red cristalina quien tiene globalmente unacarga negativa.

La capa inferior de la celda se compone de silicio dopado de tipo p.2 Esta capatiene por lo tanto una cantidad media de electrones libres menor que una capa desilicio puro, los electrones están ligados a la red cristalina que, en consecuencia,está cargada positivamente. La conducción eléctrica está asegurada porlos huecos, positivos (p).

En el momento de la creación de la unión pn,  los electrones libres de la capa nentran en la capa p y se recombinan con los huecos en la región p. Existirá asídurante toda la vida de la unión, una carga positiva en la región n a lo largo de launión (porque faltan electrones) y una carga negativa en la región en p a lo largode la unión (porque los huecos han desaparecido); el conjunto forma la «Zona deCarga de Espacio» (ZCE) y existe un campo eléctrico entre las dos, de n hacia p.Este campo eléctrico hace de la ZCE un diodo,  que solo permite el flujo decorriente en una dirección: los electrones pueden moverse de la región p a la n,pero no en la dirección opuesta y por el contrario los huecos no pasan más que den hacia p.

En funcionamiento, cuando un fotón arranca un electrón a la matriz, creando unelectrón libre y un hueco, bajo el efecto de este campo eléctrico cada uno va endirección opuesta: los electrones se acumulan en la región n (para convertirse enpolo negativo), mientras que los huecos se acumulan en la región dopada p (quese convierte en el polo positivo). Este fenómeno es más eficaz en la (ZCE), dondecasi no hay portadores de carga (electrones o huecos), ya que son anulados, o enla cercanía inmediata a la (ZCE): cuando un fotón crea un par electrón-hueco, sesepararon y es improbable que encuentren a su opuesto, pero si la creación tienelugar en un sitio más alejado de la unión, el electrón (convertido en hueco)mantiene una gran oportunidad para recombinarse antes de llegar a la zona n(resp. la zona p). Pero la ZCE es necesariamente muy delgada, así que no es útildar un gran espesor a la célula.3 

En suma, una célula fotovoltaica es el equivalente de un  Generador de Energía ala que hemos añadido un diodo. 

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Es preciso añadir contactos eléctricos (que permitan pasar la luz: en la práctica,mediante un contacto de rejilla, una capa antireflectante para garantizar la correcta

absorción de fotones, etc.Para que la célula funcione, y produzca la potencia máxima de corriente se leañade la banda prohibida de los semiconductores a nivel de energía de losfotones. Es posible aumentar las uniones a fin de explotar al máximo el espectrode energía de los fotones, lo que produce las células multijuntas.

INVESTIGACION Y DESARROLLO

La técnica no ha alcanzado lamadurez y muchas vías de

investigación están siendoexploradas, primero se debe reducirel costo de la electricidad producida,y también avanzar en la resistenciade los materiales, flexibilidad de uso,facilidad de integración en losobjetos, en la vida, etc.). Todas lasetapas de los procesos de fabricaciónse pueden mejorar, por ejemplo:

La empresa «Evergreen Solar » haconseguido realizar el depósito desilicio todavía líquido en una películadonde se cristaliza directamente conel espesor preciso de la lámina.

La empresa "Nanosolar" ha industrializado la producción de células CGISmediante una técnica de impresión en continuo, esperando un costo de 1 $/W enel año 2010.

Todas las compañías han anunciado sucesivos aumentos de la eficiencia de suscélulas.

El tamaño de las obleas está creciendo de manera constante, reduciendo elnúmero de manipulaciones

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Se trata de utilizar mejor todas las longitudes de onda del espectro solar(incluyendo el infrarrojo, lo que abre perspectivas interesantes: la conversión

directa de la luz de una llama en electricidad, refrigeración).Concentradores(ya utilizados en los satélites) se están probando en la tierra. Através de espejos y lentes incrustados en el panel, focalizan la radiación en lacélula fotovoltaica A finales de 2007, Sharp ha anunciado la disponibilidad de unsistema de enfoque hasta 1100 veces la radiación solar (contra 700 veces para lamarca previa de 2005); a principios de 2008, Sunrgi ha alcanzado 1600 veces. Laconcentración permite disminuir la proporción de los grupos de paneles dedicadosa la producción de electricidad, y por lo tanto su coste. Por otra parte, estosnuevos materiales soportan muy bien la elevada temperatura debida a la

concentración del flujo solar .7

 Se está estudiando también la posibilidad de unir el silicio amorfo y el cristalinopor heterounión  en una célula solar más simple de más del 20% de eficiencia.Proyecto de 2 años anunciado a principios de 2008, con la participacióndel Laboratorio de Innovación para Nuevas Tecnologías Energéticas y

Nanomaterials del CEA-Liten y la empresa coreana JUSUNG (proveedor deequipamiento para los fabricantes de semiconductores), con el  INES (Savoy) donde la CEA-Liten ha concentrado sus actividades en la energía solar.

Otros semiconductores (selenio;asociación cobre-indio-selenio  (CIS) de películafina) se están estudiando por ejemplo en Francia por el instituto de investigación ydesarrollo en energía fotovoltaica (IRDEP8 ). El CIS parece ofrecer un modestorendimiento del 12%, pero con bajo costo de fabricación.

Los compuestos orgánicos de (materias plásticas)  también pueden ser usadaspara hacer  células fotovoltaicas de polímeros,  y podría llegar a hacerse panelesflexibles y ligeros, azulejos, tejidos o velas solares, es de esperar que defabricación a bajo coste. En la actualidad los rendimientos son bajos (5% comomáximo), así como su vida, y aún quedan muchos problemas técnicos porresolver. A principios de 2008, el grupo japonés Fujikura anunciaba9 haber puestoa prueba (1000 horas a 85° C y con una humedad del 85%) unas célulasfotovoltaicas orgánicas de tipo Grätzel no sólo más resistente, sino que surendimiento mejoró del 50 al 70% con una superficie rugosa que distribuye al azarla luz reflejada dentro de la célula donde se liberan de nuevo las cargas eléctricasmediante la activación de otros pigmentos fotosensibles.

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4) Elaborar una tabla de la temperatura de color de las fuentes de luznatural y diferentes fuentes artificiales.

TEMPERATURA DE COLOR DE FUENTES NATURALES Y ARTIFICIALES

Sabiendo que se mide en gradosKelvin, no estamos hablando dela temperatura que produce estaluz. Se observa el color que

adquiere un cuerpo negroiluminado por una determinadafuente de luz, y se compara conel color que adquiere ese cuerponegro calentado a una ciertatemperatura medida en gradosKelvin. De esta forma a 3000 Kde una llama tiene un color rojizo,y a 4600 K de la llama será decolor azul. Por lo que una llama

de color azul tiene mastemperatura que una de colorrojizo. Por lo tanto es tan solo unamedida del color de la luz.

La luz solar, luz de cielo, la luz incandescente, fluorescente, como también otrasfuentes artificiales de luz, tienen características de temperatura de color propias.El ojo humano tiene la capacidad de compensar en cierta medida las diferentestemperaturas de color de cada fuente. El blanco va a parecer blanco para el ojo noimporta de qué fuente este reflejando luz. Pero, la película esta balanceada para

una temperatura de color determinada, 3.200ºK (tungsteno) o 5.600ºk (luz día), laluz emitida por otras fuentes van a aparecer en la película con variaciones decolor. Para balancear las luces a la respuesta de la película, se requiere de filtrosde corrección de temperatura de color.

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Fuente de luz  Temperatura de color (K) 

Cielo azul 10.000 a 30.000

Cielo Nublado 7.000

Luz solar a mediodía 5.600

Flash 5.500

4 horas después de amanecer 5.000

3 horas después de amanecer 4.850

2 horas después de amanecer 4.300

1 hora después de amanecer 3.550

Amanecer 2.200

Luz de luna 4.100Lámparas fluorescentes

Tipo 'Luz de día' 6.300

Tipo 'Blanco neutro' 4.000

Tipo 'Blanco cálido' 3.200

Lámparas incandescentes

Bombilla con cristal azul 4.000

Focos iluminación vídeo/fotografía 3.200 (tipo A)/ 3.400 (tipo B)

Halógenas domésticas (cuarzo) 2.900Bombilla 100 vatios doméstica 2.850

Luz de vela 1.900