CUIDADO!!!!! Esconda
todos os metais de sua casa... elétrons loucos estão fugindo quando
vêem luz!!! Você já imaginou abrir um jornal e dar de cara com uma notícia dessas? Não fique achando que isso não vai acontecer com você... Se você fosse físico, você poderia, com alguns equipamentos - semelhantes à este aqui...
ver que isso realmente acontece! Esse equipamento que parece complicado é bem simples. Nele, é projetada luz sobre uma superfície metálica muito polida e limpa (P) o que provoca a emissão de elétrons dessa superfície. Como os elétrons "saem correndo" quando a luz incide e esses são partículas carregadas, foi colocado uma "barreira" (anodo C), contra o metal, com sensores para que possa ser verificado o comportamento desses elétrons. Se alguns destes elétrons atingirem a "barreira" (anodo C), há corrente no circuito externo. Se as características dessa "barreira" forem modificadas (fazendo-se o anodo mais positivo ou negativo, em relação ou catodo) o número de elétrons pode ser aumentado ou diminuído. Essa loucura toda começou no final do século XIX, quando Hertz ao produzir seu detector de ondas magnéticas percebeu que, iluminando com luz ultravioleta os eletrodos entre os quais se produzia uma descarga elétrica, era possível aumentar a intensidade da descarga. Isso sugeria a disponibilidade de mais partículas carregadas ou elétrons. Mas infelizmente parou as investigações; * o que podemos, hoje dizer que foi seu maior erro, uma vez que, se ele não tivesse largado a pesquisa, ele teria sido o "pai" da descoberta, não Einstein! * na mesma época, Lenard constatou que partículas negativas eram emitidas de uma superfície limpa quando esta era exposta a luz.
"A energia radiante de freqüência f, só pode ser emitida ou absorvida
em quantidades discretas (quantum), múltiplos inteiros de hf, onde h
é a constante universal de Planck (6,6 x 10-34 J.s)." A irradiação da maioria dos materiais com luz ultravioleta ou radiação de ondas mais curtas resulta na emissão de elétrons; algumas substâncias exibem o fenômeno também com luz visível; Isso é chamado fotoemissão e os elétrons emitidos "absorvem" a energia dos fótons e são chamados fotoelétrons. Quando a luz de certa freqüência (f) arranca elétrons do metal, eles não saem todos com a mesma energia, suas energias distribuem-se entre um valor mínimo e um máximo.
A figura abaixo mostra a corrente i em função de V, para luz
incidente com dois valores de intensidade diferentes mas com o mesmo
comprimento de onda.
Quando V for positivo, todos os elétrons emitidos atingem o anodo e a corrente tem o seu valor máximo. Qualquer aumento extra de V não afeta a corrente. Lenard observou que a corrente máxima era proporcional à intensidade da luz. Quando V for negativo, os elétrons são repelidos pelo anodo. Somente os elétrons que tenham as energias cinéticas iniciais maiores que |eV| podem atingir o anodo. O potencial V0 é chamado potencial de freamento. Ele está relacionado com a energia cinética máxima dos elétrons emitidos por KMÁX= e V0 Um elétron ejetado de uma superfície metálica exposta à luz, recebe a energia necessária de um único fóton. Quando a intensidade da luz, de uma certa freqüência, for aumentada, maior será o número de fótons que atingirão a superfície por unidade de tempo, porém a energia absorvida por um elétron ficará imutável. Em desacordo com as previsões clássicas, a energia cinética máxima dos elétrons emitidos aparentemente não aumenta se aumentada a razão da energia incidente sobre o catodo. Em 1905, o Físico alemão Albert Einstein, até então um simples funcionário público do departamento de patentes, publicou três trabalhos em uma pequena revista científica alemã. Entre estes trabalhos estava a explicação do Efeito Fotoelétrico, que anos mais tarde lhe deu o prêmio Nobel de Física. Enquanto Planck considerava a quantização da energia, na sua teoria da radiação do corpo negro, como um artifício de cálculo, Einstein enunciou corajosamente - até que anos mais tarde fosse confirmado por experimentos - que a luz algumas vezes, comporta-se como se a sua energia estivesse concentrada em "pacotes" e a esse "pacotes" chamou quanta de luz; que hoje conhecemos como fótons. A hipótese de Einstein sugere que a luz, ao atravessar o espaço, não se comporta como uma onda, mas sim com uma partícula. E propôs que a energia de um único fóton e calculada pela expressão: E=hf (onde h é a constante de Plank)
A irradiação da maioria dos materiais com luz ultravioleta ou radiação
de ondas mais curtas resulta na emissão de elétrons; algumas substâncias
exibem o fenômeno também com luz visível;
Um elétron ejetado de uma superfície metálica exposta à luz, recebe a energia necessária de um único fóton. Quando a intensidade da luz, de uma certa freqüência, for aumentada, maior será o número de fótons que atingirão a superfície por unidade de tempo, porém a energia absorvida por um elétron ficará imutável. Se f for a energia necessária para remover um elétron de uma superfície metálica, a energia cinética máxima dos elétrons emitidos pela superfície será KMÁX= e V0 onde V0 é chamado potencial de corte A verificação experimental da teoria de Einstein era bastante difícil. Experiências cuidadosas de Millikan, publicadas pela primeira vez em 1914, e depois com maior detalhe em 1916, mostraram que a equação de Einstein estava correta e que as medidas de h concordavam com o valor encontrado por Planck. Com a fotoemissão surgiram as fotocélulas e estas permitiram a produção de sistemas de alarmes contra incêndio e roubo, acionamento de portas automáticas... Que tal ver agora uma animação que ilustra como é a experiência do efeito foto elétrico? OBS.: Os elétrons são ilustrados através de esferas azuis no vídeo para facilitar a visualização e o entendimento do efeito fotoelétrico. Os valores apresentados no amperímetro e voltímetro são meramente ilustrativos.
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