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terça-feira, 13 de novembro de 2018

Efeito Fotoelétrico

Ao incidir luz em uma superfície de metal a luz provoca a retirada de elétrons desse metal. A esse fenômeno damos o nome de efeito fotoelétrico. Esse efeito é utilizado em vários equipamentos encontrados no nosso cotidiano. Quando a luz é emitida na direção de uma superfície metálica, cada fóton de luz que incide na superfície é absorvido por apenas um elétron do metal. Quando o elétron recebe essa energia ele pode escapar. Os elétrons que são ejetados produzem uma corrente (figura abaixo).


Antes da descoberta do efeito fotoelétrico por Albert Einstein, os cientistas se baseavam-se na natureza ondulatória da luz. Percebeu-se que, o valor da energia cinética não depende da luz que incide no metal. O metal tanto pode ser iluminado por uma vela ou por uma lampada de 100W,  sempre a energia cinética máxima dos elétrons ejetados tem o mesmo valor, desde que a frequência da luz emitida seja a mesma.
Basicamente o  efeito fotoelétrico consiste, na emissão de elétrons induzida pela ação da luz. Para se observar este efeito de forma simples, pode-se utilizar uma lâmina de zinco ligada a um eletroscópio de folhas, Inicialmente mede-se a velocidade de descarga do eletroscópio, com a lâmina carregada positiva e negativamente. A lâmina é então iluminada com a luz de uma lâmpada de arco voltaico, que tem boa quantidade de radiação ultravioleta. Dois efeitos podem ser observados:
a) se a lâmina (metal)de zinco está carregada positivamente a velocidade de descarga do eletroscópio não se modifica;
b) no entanto, se a lâmina (metal) estiver carregada negativamente, o eletroscópio se descarrega (as folhas se aproximam) com grande velocidade (figura abaixo).


Os dois resultados são consistentes com a interpretação de que a luz provoca a emissão de elétrons quanto interage com o metal. Se a lâmina está carregada negativamente, os elétrons são removidos e o eletroscópio se descarrega. Se está carregada positivamente, os elétrons eventualmente emitidos sob a ação da luz são atraídos e voltam à lâmina e, consequentemente, o tempo de descarga do eletroscópio não varia. Quando se utiliza luz de outros comprimentos de onda, amarelo, por exemplo, não se observa nenhuma modificação na descarga do eletroscópio, independente da intensidade do feixe de luz. Isto é observado também quando se coloca um filtro de vidro transparente na trajetória do feixe luminoso. Sabemos que o vidro é um ótimo filtro ultravioleta. Pode-se concluir, que: a parte do espectro luminoso de alta frequência provoca o fenômeno do efeito fotoelétrico.

Mas o que não dava para compreender, por que as ondas de luz de pequena frequência não provocam a emissão de elétrons mesmo nos casos em que a amplitude da onda (a intensidade do campo elétrico) é grande.
Na visão ondulatória clássica, o aumento da taxa de energia luminosa incidente sobre a placa de metal deveria aumentar a energia absorvida pelos elétrons e consequentemente aumentar a energia cinética máxima dos elétrons emitidos. O experimento demonstrava que não era isso que acontecia.

Em 1905, Albert Einstein demonstrou que o resultado experimental poderia ser explicado se a energia luminosa não fosse distribuída continuamente no espaço, mas fosse quantizada, como pequenos pulsos, cada qual denominado de fóton.
Dai a dualidade da luz, ela pode se comportar como onda ou como partícula….mas isso é tema para a Física Quântica.
No funcionamento das câmeras de TV, nos sistemas de desligamento automático de iluminação, nas portas que abrem e fecham automaticamente nos shoppings, nos relógios que funcionam com energia solar, etc.
A razão dessa publicação é simples: Muitos equipamentos e aparelhos eletrônicos usam o efeito fotoelétrico como  no funcionamento das câmeras de TV, nos sistemas de desligamento automático de iluminação, nas portas que abrem e fecham automaticamente nos shoppings, nos relógios que funcionam com energia solar, etc.
Fonte: http://www.fis.ufba.br