Due dei “padri della bomba atomica”, Albert Einstein e Max Planck, sono anche responsabili dello sviluppo delle porte degli ascensori che si riaprono automaticamente se iniziano a chiudersi quando una persona entra nell’auto.
I due uomini hanno spiegato come la luce che cade su alcuni materiali può trasformarli da poveri conduttori di elettricità in buoni conduttori. La ricerca sulla natura dell’elettricità che ha seguito le scoperte di Planck e Einstein quando hanno descritto l ‘”effetto fotoelettrico” ha portato all’invenzione della fotocellula, il dispositivo che indica un motore per riaprire le porte senza doverle toccare.
Mentre entri in un ascensore automatico, noterai un sottile fascio di luce elettrica che splende a circa il livello della coscia attraverso la soglia; porta a un piccolo recettore sulla destra.
Quando metti la mano o il corpo davanti a quella trave, le porte non si chiudono. Il recettore è costituito da un tipo di metallo chiamato semiconduttore. I semiconduttori includono silicio, cadmio, arsenico e germanio; a volte resistono a una corrente elettrica e talvolta la conducono in modo efficiente, a seconda della frequenza della luce che li colpisce.
L’elettricità è il flusso di elettroni liberi. Normalmente pensiamo a un elettrone come una piccola particella che orbita attorno a un particolare atomo nel modo in cui la luna gira intorno alla Terra.
In alcuni metalli, tuttavia, i nuclei degli atomi si legano strettamente l’uno con l’altro in un modello rigido e regolare chiamato cristallo, con elettroni sciolti che si muovono a caso attraverso l’intera struttura. Metalli come ferro e rame si dispongono in questo modo e sono buoni conduttori di elettricità, perché gli elettroni alla deriva attraverso il reticolo cristallino possono essere facilmente fatti per urtare l’un l’altro e fluire da un punto all’altro, attraverso un filo, per esempio.
Altri metalli, tuttavia, sono fatti in modo diverso. Quando cristallizzano, non lasciano elettroni alla deriva, ma li tengono legati con i nuclei in particolari atomi.
Quindi sono conduttori poveri, poiché non ci sono elettroni liberi per condurre un flusso di corrente. L’elemento germanio solidifica in questa forma non conduttiva in condizioni ordinarie; ma se la giusta frequenza di luce colpisce i suoi atomi, gli elettroni possono essere “calciati” liberi dalla forza dell’energia e messi a disposizione per condurre l’elettricità.
La scoperta di Max Planck, che Einstein confermò, fu che la luce consisteva in pacchetti o particelle di energia chiamate fotoni, che vibravano a frequenze diverse. Planck ha detto che maggiore è la frequenza o la velocità di vibrazione di un fotone, maggiore è il suo potere di “calciare” un elettrone libero da un nucleo. Le sostanze hanno diverse soglie di energia necessarie affinché il calcio abbia effetto, al di sotto delle quali i loro elettroni non possono essere spostati.
I sensori nei meccanismi automatici delle porte dell’ascensore rispondono generalmente a frequenze vicine alla luce visibile. Una disposizione comune funziona così: la posizione “a riposo” delle porte dell’ascensore è chiusa; richiede l’azione di un motore elettrico per aprirle.
L’alimentazione di corrente per il monitor di apertura della porta è controllata da un interruttore convenzionale. La maggior parte del tempo questo interruttore è spento, senza potere raggiungere le porte. Due diversi meccanismi, tuttavia, possono gettarlo su ” on ” in circostanze diverse, per far aprire le porte. Il più ovvio è un timer che apre le porte per un certo numero di secondi quando l’auto raggiunge ogni piano; l’altro è il dispositivo di sicurezza della fotocellula.
Il dispositivo di sicurezza è un interruttore che controlla un altro interruttore: l’interruttore della porta molla in posizione “on” e apre le porte a meno che non sia tenuto “off” da un elettromagnete chiamato relè. Potenza per il magnete relè deve passare attraverso i cristalli di germanio nel recettore fotocellula sulla destra della porta.
Mentre la luce attraverso la soglia raggiunge il recettore e mantiene i suoi elettroni “calciati” ed eccitati abbastanza da condurre la corrente, l’alimentazione del relè continua a scorrere, il che mantiene spento l’apriporta, il che significa che le porte possono chiudersi ogni volta che il timer le consente.
Quando il fascio viene bloccato da una persona che entra nell’ascensore, tuttavia, gli elettroni nel germanio perdono la loro energia e vengono ricatturati nella sua struttura cristallina; il germanio perde improvvisamente la sua conduttività e rompe il circuito del relè. L’elettromagnete smette di funzionare e non tiene più spento il motore della porta.
Il motore si accende, le porte si aprono invece di schiacciarti e puoi passare attraverso la porta nell’ascensore.