Einstein, que é famoso pela Relatividade, ganhou o Nobel pela explicação do Efeito Fotoelétrico! A princípio, algo bem simples: luz incide em um material e arranca elétrons. Eis o chamado efeito, grosseiramente...
Normalmente, nestes experimentos, são utilizados metais, que já têm os chamados elétrons livres, de baixa energia de ionização, portanto fáceis de arrancar. O problema são os detalhes, que a Física da época não dava conta de explicar!
Primeiramente, é bom lembrar que até então a luz estava sendo tratada como uma onda. Nesta interpretação, como explicar, por exemplo, que luz vermelha atingisse um metal e não arrancasse elétrons. Enquanto a luz azul arrancava! Para ilustrar o efeito, adorei este primeiro vídeo! Observe atentamente todo o processo.
Veja como a moça limpa uma placa de zinco com uma esponja de aço. Após o que, ela aproxima um bastão de algo como acrílico, previamente eletrizado – provavelmente por atrito. E, aproximando o bastão carregado do zinco, este é tocado por outro homem, que serve de fio terra! Eletrizando a placa de zinco por indução! Legal demais! Aí, um “Coulombímetro”, medidor de carga elétrica, passa a marcar o valor da carga adquirida pela placa! E, incidindo luz ultravioleta, elétrons começam a ser arrancados dela, por Efeito Fotoelétrico! Então o aparelho mostra que a carga vai só diminuindo... Beleza!
Einstein propôs tratar a luz como partículas, depois chamadas fótons! A energia de cada uma seria proporcional à sua frequência, utilizando a mesma equação que Bohr usou em seu modelo atômico: E = hf, aliás também E = hc/ “lâmbda”. Para aprofundamento, consulte a apostila de Física Moderna.
Explicando: vermelho, de baixa frequência, tem baixa energia e não consegue arrancar elétrons. Azul, de frequência e energias maiores, consegue e arranca. Veja o espectro. Abaixo, um vídeo que mostra um esqueminha parecido com a montagem experimental da época. Outro vídeo mais detalhado, que não incorporei, está aqui.
Finalmente, para fótons muito energéticos, como raios X, estes conseguem arrancar elétrons fortemente ligados, como os da primeira camada, K. Veja. Isto, inclusive, dá origem aos chamados raios X característicos. Veja uma aula ou uma postagem sobre os raios X.
Uma aplicação importante, que não poderia faltar, são as células fotovoltaicas, mas aí já é outra postagem... Uma pequena previazinha...
Tenho muitos exercícios resolvidos de comentados, se quiser estudar melhor o assunto.
Normalmente, nestes experimentos, são utilizados metais, que já têm os chamados elétrons livres, de baixa energia de ionização, portanto fáceis de arrancar. O problema são os detalhes, que a Física da época não dava conta de explicar!
Primeiramente, é bom lembrar que até então a luz estava sendo tratada como uma onda. Nesta interpretação, como explicar, por exemplo, que luz vermelha atingisse um metal e não arrancasse elétrons. Enquanto a luz azul arrancava! Para ilustrar o efeito, adorei este primeiro vídeo! Observe atentamente todo o processo.
Veja como a moça limpa uma placa de zinco com uma esponja de aço. Após o que, ela aproxima um bastão de algo como acrílico, previamente eletrizado – provavelmente por atrito. E, aproximando o bastão carregado do zinco, este é tocado por outro homem, que serve de fio terra! Eletrizando a placa de zinco por indução! Legal demais! Aí, um “Coulombímetro”, medidor de carga elétrica, passa a marcar o valor da carga adquirida pela placa! E, incidindo luz ultravioleta, elétrons começam a ser arrancados dela, por Efeito Fotoelétrico! Então o aparelho mostra que a carga vai só diminuindo... Beleza!
Einstein propôs tratar a luz como partículas, depois chamadas fótons! A energia de cada uma seria proporcional à sua frequência, utilizando a mesma equação que Bohr usou em seu modelo atômico: E = hf, aliás também E = hc/ “lâmbda”. Para aprofundamento, consulte a apostila de Física Moderna.
Explicando: vermelho, de baixa frequência, tem baixa energia e não consegue arrancar elétrons. Azul, de frequência e energias maiores, consegue e arranca. Veja o espectro. Abaixo, um vídeo que mostra um esqueminha parecido com a montagem experimental da época. Outro vídeo mais detalhado, que não incorporei, está aqui.
Finalmente, para fótons muito energéticos, como raios X, estes conseguem arrancar elétrons fortemente ligados, como os da primeira camada, K. Veja. Isto, inclusive, dá origem aos chamados raios X característicos. Veja uma aula ou uma postagem sobre os raios X.
Uma aplicação importante, que não poderia faltar, são as células fotovoltaicas, mas aí já é outra postagem... Uma pequena previazinha...
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