Deux des « pères de la bombe atomique », Albert Einstein et Max Planck, sont également responsables du développement des portes d’ascenseur qui se rouvrent automatiquement si elles commencent à se fermer lorsqu’une personne monte dans la voiture.
Les deux hommes ont expliqué comment la lumière tombant sur certains matériaux peut les transformer de mauvais conducteurs d’électricité en bons conducteurs. Les recherches sur la nature de l’électricité qui ont suivi les découvertes de Planck et Einstein lorsqu’ils ont décrit « l’effet photoélectrique » ont conduit à l’invention de la cellule photoélectrique, le dispositif qui permet à un moteur de rouvrir les portes sans avoir à les toucher.
Lorsque vous entrez dans un ascenseur automatique, vous remarquerez un mince faisceau de lumière électrique qui brille à peu près au niveau de la cuisse à travers le seuil; cela mène à un petit récepteur sur la droite.
Lorsque vous placez votre main ou votre corps devant cette poutre, les portes ne se ferment pas. Le récepteur est constitué d’un type de métal appelé semi-conducteur. Les semi-conducteurs comprennent le silicium, le cadmium, l’arsenic et le germanium; ils résistent parfois à un courant électrique et le conduisent parfois efficacement, en fonction de la fréquence de la lumière qui les frappe.
L’électricité est le flux d’électrons libres. D’ordinaire, nous pensons à un électron comme une minuscule particule orbitant autour d’un atome particulier de la manière dont la lune fait le tour de la Terre.
Dans certains métaux, cependant, les noyaux des atomes se lient étroitement les uns aux autres dans un motif rigide et régulier appelé cristal, avec des électrons lâches se déplaçant au hasard à travers toute la structure. Des métaux tels que le fer et le cuivre s’arrangent de cette façon et sont de bons conducteurs d’électricité, car les électrons dérivant à travers le réseau cristallin peuvent facilement se heurter et circuler d’un point à un autre, à travers un fil, par exemple.
D’autres métaux, cependant, sont fabriqués différemment. Lorsqu’ils cristallisent, ils ne laissent aucun électron à la dérive, mais les maintiennent liés aux noyaux en particulier des atomes.
Ce sont donc de mauvais conducteurs, car il n’y a pas d’électrons libres pour conduire un flux de courant. L’élément germanium se solidifie sous cette forme non conductrice dans des conditions ordinaires; mais si la bonne fréquence de lumière frappe ses atomes, les électrons peuvent être libérés par la force de l’énergie et rendus disponibles pour conduire l’électricité.
La découverte de Max Planck, confirmée par Einstein, était que la lumière était constituée de paquets ou de particules d’énergie appelées photons, qui vibrent à différentes fréquences. Planck a déclaré que plus la fréquence ou la vitesse de vibration d’un photon est élevée, plus son pouvoir de « frapper » un électron libre d’un noyau est important. Les substances ont différents seuils d’énergie nécessaires pour que le coup de pied prenne effet, en dessous desquels leurs électrons ne peuvent pas être déplacés.
Les capteurs des mécanismes automatiques de porte d’ascenseur répondent généralement à des fréquences proches de la lumière visible. Une disposition courante fonctionne comme ceci: la position « au repos » des portes d’ascenseur est fermée; elle nécessite l’action d’un moteur électrique pour les ouvrir.
L’alimentation en courant du moniteur d’ouverture de porte est contrôlée par un interrupteur conventionnel. La plupart du temps, cet interrupteur est éteint, aucune alimentation n’atteignant les portes. Deux mécanismes différents, cependant, peuvent le mettre « en marche » dans des circonstances différentes, pour ouvrir les portes. Le plus évident est une minuterie qui ouvre les portes pendant un certain nombre de secondes lorsque la voiture atteint chaque étage; l’autre est le dispositif de sécurité de la cellule photoélectrique.
Le dispositif de sécurité est un interrupteur commandant un autre interrupteur: l’interrupteur de porte ressort en position « on » et ouvre les portes à moins qu’il ne soit maintenu « off » par un électroaimant appelé relais. L’alimentation de l’aimant de relais doit passer par les cristaux de germanium dans le récepteur de la cellule photoélectrique à droite de la porte.
Alors que la lumière à travers le seuil atteint le récepteur et maintient ses électrons « lancés » et suffisamment excités pour conduire le courant, l’alimentation du relais continue de circuler, ce qui maintient l’ouvre-porte éteint, ce qui signifie que les portes peuvent se fermer chaque fois que la minuterie les laisse.
Lorsque le faisceau est bloqué par une personne entrant dans l’ascenseur, cependant, les électrons du germanium perdent leur énergie et sont récupérés dans sa structure cristalline; le germanium perd soudainement sa conductivité et rompt le circuit du relais. L’électroaimant cesse de fonctionner et ne retient plus le moteur de la porte.
Le moteur s’allume donc, les portes s’ouvrent au lieu de vous écraser, et vous pouvez passer la porte dans l’ascenseur.