Mostrando postagens com marcador frequência. Mostrar todas as postagens
Mostrando postagens com marcador frequência. Mostrar todas as postagens

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



domingo, 14 de outubro de 2018

Ondulatória

Para entender como são transmitidas e recebidas as ondas de rádio, temos que entender um pouco de ondulatória. Então vamos a uma introdução.

Todas as ondas possuem certas propriedades.


  • Comprimento de onda: A distância entre qualquer ponto de uma onda e o ponto equivalente na próxima fase. Literalmente, o comprimento da onda.
  • Amplitude: É a “altura” da onda, é a distância entre o eixo da onda até a crista. Quanto maior for a amplitude, maior será a quantidade de energia transportada.
  • Frequência: É a medida de quantos ciclos pode acontecer em um determinado período de tempo – ciclos por segundo. Se um motor está funcionando, assim que ele completa 50 voltas em um segundo, eu diria que ele tem uma frequência de 50 Hertz.
  • Hertz (abrenunciação- Hz) é a unidade de frequência, e significa apenas quantos ciclos por segundo. Exemplo: quando dois comprimentos de onda passarem pelo mesmo ponto em um segundo, dizemos que a onda oscilou duas vezes em um segundo, portanto a frequência dela é de 2 Hz.
  • Período: período de uma onda é o tempo que se demora para que uma onda seja criada, ou seja, para que um comprimento de onda, ou um l, seja criado. O período é representado pela letra T.



A relação entre frequência e período, que é muito importante em ondulatória, é dada pela expressão abaixo.
f = 1/T
v = l.f
v = velocidade de propagação da onda
l = comprimento de onda
f = frequência
T = período
NOTA: A onda não transporta matéria. A onda transporta energia…

O espectro eletromagnético (EM) é apenas um nome que os cientistas dão a vários  tipos de radiação quando querem falar sobre elas como um grupo. Radiação é energia que viaja e se espalha pelo espaço. A luz visível que vem de uma lâmpada em sua casa e as ondas de rádio que vêm de uma estação de rádio são dois tipos de radiação eletromagnética. Outros exemplos de radiação EM são microondas , infravermelho e ultravioleta luz, raios-X e raios gama .

Tipos de radiação no espectro EM, em ordem de menor energia para o maior:
Rádio - é o tipo de energia que emitem estações de rádio e TV, tais como estrelas e gases no espaço sideral.
Microondas -  elas  esquentam seu alimento em apenas alguns minutos. As microondas são usados por astrônomos para aprender sobre a estrutura de galáxias próximas, e nossa própria Via Láctea.
Infravermelho - nossa pele emite luz infravermelha, é por isso que pode ser visto no escuro por alguém usando óculos de visão noturna. Alguns objetos no espaço emitem IR.
Luz visível - esta é a parte que os nossos olhos veem. Radiação visível é emitida por tudo, de vaga-lumes para lâmpadas às estrelas também por partículas batendo outras partículas.
Ultravioleta - o Sol é uma fonte de radiação ultravioleta (ou UV), porque são os raios UV que causam queimaduras em nossa pele. Estrelas e outros objetos "quente" no espaço emitem radiação UV.
Raios-X - na medicina é usado para olhar os seus ossos. Gases quentes no Universo também emitem raios-X.
Raios-gama - Materiais Radioativos (algumas naturais e outras feitas pelo homem como em usinas de energia nuclear) pode emitir raios-gama. Aceleradores de partículas  que os cientistas usam para ajudá-los a compreender a física de partículas, geram raios-gama. Mas o maior gerador de raios-gama de todos, é o Universo.

Mas o que nos interessa nesse momento são as ondas de rádio...
Ondas de rádio são produzidas por fontes de rádio frequência e dependendo do comprimento de onda elas também são emitidos por estrelas, faíscas e relâmpagos, é por isso que você ouve no seu rádio interferência causadas por uma tempestade.
A rádio frequência (RF) refere-se a ondas eletromagnéticas que têm um comprimento de onda adequado para uso em comunicações de rádio. Ondas de rádio são classificados por suas frequências, que são expressos em kilohertz, Megahertz, ou Gigahertz. Frequência de rádio variam de muito baixa frequência (VLF), que tem uma faixa de 10 a 30 kHz, a frequência extremamente elevada (EHF), na faixa de 30 a 300 GHz.

Lembrando que:
Ondas mecânicas - São aquelas originadas pela deformação de uma região de um meio elástico e que, para se propagarem, necessitam de um meio material. Ex: onda na superfície da água, ondas sonoras, ondas numa corda tensa, ondas sísmicas, etc. As ondas mecânicas não se propagam no vácuo.
Ondas eletromagnéticas - São aquelas originadas por cargas elétricas oscilantes. Ex: ondas de rádio, ondas de raios X, ondas luminosas, etc. As ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo.