“¿Cómo crean los átomos fotones (por ejemplo, una bombilla)?”
¡Los fotones no se crean! Un fotón es un cuanto de energía electromagnética. La energía se puede convertir de una forma a otra (incluso en materia y viceversa), pero la salida de energía de la bombilla es igual a la entrada de energía de la bombilla. Cuando enciende el interruptor de la luz, la energía en forma de electrones en movimiento (electricidad) se convierte en energía electromagnética. La luz visible es una forma de energía electromagnética.
En una bombilla incandescente, la electricidad pasa a través de un cable muy delgado. Todos los electrones en movimiento se apiñan en el exterior de este cable delgado. Cuando los electrones se apiñan, chocan entre sí. También se topan con los electrones en el metal del cable y parte de su energía se transfiere a los átomos metálicos. El calor no es más que átomos que chocan entre sí. Por lo tanto, el cable delgado se calienta mucho, tanto que se ilumina de blanco. El calor se convierte no solo en luz sino también en infrarrojos, radiación de microondas, ondas de radio y un poco de luz ultravioleta en el extremo superior. Todos estos son simplemente fotones que contienen diferentes cantidades de energía. Toda la energía ultravioleta, infrarroja, de microondas y de ondas de radio se considera desperdiciada porque, en primer lugar, no produce lo que deseaba: luz visible.
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En una bombilla fluorescente, la electricidad pasa a través del vapor de mercurio contenido dentro de un tubo de vidrio. Los electrones que fluyen del circuito eléctrico golpean algunos de los electrones en el vapor. Esos electrones en los átomos de mercurio se “excitan”. No se mantienen emocionados por mucho tiempo. Muy pronto emiten un fotón de luz ultravioleta. Los fotones ultravioleta tienen más energía que los fotones de luz visible. Este fotón de luz ultravioleta golpea el recubrimiento fosforescente en el interior del bulbo. La luz ultravioleta excita los electrones en los productos químicos que forman el recubrimiento. Estos productos químicos emiten fotones de muchos colores diferentes. Una mezcla de muchos colores diferentes es lo que es la luz blanca. La diferencia en la energía de los fotones ultravioleta y los fotones de luz visible se desperdicia como calor.
En una “bombilla” LED, la electricidad pasa a través de un semiconductor conocido como diodo. El fabricante del semiconductor puso algunas impurezas que actúan como pequeños agujeros. Puede pensar en estos agujeros como lugares para que los electrones “caigan” a medida que pasan a través del semiconductor. Una buena analogía es un acantilado con una cascada. El acantilado es el agujero y el agua que fluye son los electrones en movimiento. La “profundidad” de los agujeros (la altura del acantilado) se elige cuidadosamente para que cuando un electrón “caiga” uno de los agujeros, la cantidad de energía que libera corresponde a un fotón de luz visible. Se desperdicia muy poca electricidad en forma de calor, por lo que las bombillas LED son tan eficientes energéticamente.
