objectivos de aprendizagem
- descrever o efeito fotoelétrico.é fã de ficção científica?
em histórias antigas de ficção científica (1950), um dos temas de viagens espaciais foi o uso de velas solares para propulsão. A idéia era que a pressão do fóton do sol empurraria a vela (como as velas do vento) e moveria a nave espacial. O que antes era ficção científica é agora realidade enquanto velas solares estão sendo desenvolvidas e testadas para viagens espaciais modernas.
Efeito Fotoelétrico e a Natureza particulada da Luz
Em 1905, Albert Einstein (1879-1955) propôs que a luz é descrito como quanta de energia que se comportam como partículas. Um fóton é uma partícula de radiação eletromagnética que tem massa zero e carrega um quantum de energia. A energia dos fótons de luz é quantizada de acordo com a equação e = hv. Por muitos anos a luz foi descrita usando apenas conceitos de onda, e cientistas treinados na física clássica acharam esta dualidade de luz onda-partícula como uma ideia difícil de aceitar. A key experiment that was explained by Einstein using light’s particle nature was called the photoelectric effect.
o efeito fotoelétrico é um fenômeno que ocorre quando a luz brilhou sobre uma superfície de metal faz com que a ejeção de elétrons desse metal. Observou-se que apenas certas frequências de luz são capazes de causar a ejeção de elétrons. Se a frequência da luz incidente é muito baixa (luz vermelha, por exemplo), então nenhum elétrons foi ejetado mesmo se a intensidade da luz era muito alta ou foi brilhada na superfície por um longo tempo. Se a frequência da luz era maior (luz verde, por exemplo), então os elétrons eram capazes de ser ejetados da superfície de metal, mesmo que a intensidade da luz fosse muito baixa ou ela fosse brilhada por apenas um curto período de tempo. Esta frequência mínima necessária para causar ejeção de elétrons é referida como a frequência limite.
A Física Clássica foi incapaz de explicar o efeito fotoelétrico. Se a física clássica aplicada a esta situação, o elétron no metal poderia eventualmente coletar energia suficiente para ser ejetado da superfície, mesmo que a luz recebida fosse de baixa frequência. Einstein usou a teoria das partículas da luz para explicar o efeito fotoelétrico como mostrado na figura abaixo.
a Figura 1. A luz de baixa frequência (vermelha) é incapaz de causar ejeção de elétrons da superfície do metal. Em ou acima da frequência limiar (verde) elétrons são ejetados. A frequência ainda mais elevada de luz recebida (azul) causa ejeção do mesmo número de elétrons, mas com maior velocidade.
Figura 2. As células fotoelétricas convertem a energia da luz em energia elétrica que alimenta esta calculadora.
considere a equação e = hv. O E é a energia mínima necessária para que o elétron do metal seja ejetado. Se a frequência da luz de entrada, v, estiver abaixo da frequência limiar, nunca haverá energia suficiente para fazer com que o elétron seja ejetado. Se a frequência for igual ou superior à frequência limiar, os elétrons serão ejetados.
à medida que a frequência aumenta para além do limiar, os elétrons ejetados simplesmente se movem mais rápido. Um aumento na intensidade da luz recebida que está acima da frequência limiar faz com que o número de elétrons que são ejetados aumente, mas eles não viajam mais rápido. O efeito fotoelétrico é aplicado em dispositivos chamados células fotoelétricas, que são comumente encontrados em itens cotidianos, como uma calculadora que usa a energia da luz para gerar eletricidade.
resumo
- A luz tem propriedades tanto de uma onda como de uma partícula.o efeito fotoelétrico é produzido pela luz que golpeia um metal e desloca elétrons da superfície do metal.
prática
Use a ligação abaixo para responder às seguintes perguntas::http://www.citycollegiate.com/physicsXII_photocell.htm
- Qual é o material emissor nesta fotocópia?o que faz com que os fotoelectrões sejam emitidos?
- o actual aumenta ou diminui com um aumento na intensidade da luz?o que acontece se a luz não atingir o cátodo?quais são as propriedades de um fóton?o que mostra o efeito fotoelétrico sobre as propriedades da luz?como é que a frequência da luz afecta a libertação de fótons?
glossário
- célula fotoeléctrica: utilizar a energia da luz para gerar electricidade.efeito fotoeléctrico: um fenómeno que ocorre quando a luz brilha sobre uma superfície de metal e provoca a ejecção de electrões desse metal.fóton: uma partícula de radiação eletromagnética que tem massa zero e carrega um quantum de energia.frequência limiar: frequência mínima necessária para causar ejecção electrónica.