Profa Cristiane Tavolaro GoPEF-PUC/SP

O Efeito FotoelétricoO Efeito Fotoelétrico

Teoria clássicaTeoria clássica

Conhecimento Científico no Final do Século XIXConhecimento Científico no Final do Século XIX

Em 1900 alguns físicos pensavam que a física estava praticamente completa.

Lord Kelvin recomendou que os jovens não se dedicassem à física, pois só faltavam alguns detalhes pouco interessantes, como o refinamento de medidas.

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Lord Kelvin, no entanto, mencionou que havia “duas pequenas nuvens” no horizonte da física: os resultados negativos do experimento de Michelson e Morley, e a dificuldade em explicar a distribuição de energia na radiação de um corpo negro.

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O estudo de descargas elétricas em gases rarefeitos levou à descoberta dos raios catódicos

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Os raios catódicos levaram à descoberta dos raios X, que eram úteis mas misteriosos.

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J. J. Thomson, estudando os raios catódicos, descobriu o elétron. Mas que relação os elétrons tinham com os átomos da matéria?

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Os estudos de Henri Becquerel e do casal Curie levaram à descoberta da radioatividade e de estranhos elementos que emitiam energia de origem desconhecida.

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Os raios X e a luz ultravioleta podiam descarregar eletroscópios, e em alguns casos a luz visível também, mas o fenômeno não era compreendido: por que alguns tipos de luz não conseguem produzir o efeito fotoelétrico?

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Efeito Fotoelétrico

Heinrich Hertz (1887)

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Efeito Fotoelétrico

Philipp Lenard:

- Quando uma radiação de freqüência maior ou igual a 1015 Hzincide sobre uma superfície metálica, ocorre emissão de elétrons.

- A emissão ocorre a alto vácuo, portanto os portadores de carganão são íons gasosos.

-A ação de um campo magnético confirma a carga negativa dosportadores

-a razão e/m fornecia a carga do elétron obtida por Millikan eThomson

Quanto maior a intensidade da luz incidente, maior o número de elétrons arrancados do catodo, isto é, maior é o valor da corrente fotoelétrica.

i FE

I

Frequência da luz fixa.

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Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais

Este resultado era esperado já que quanto maior a intensidade da luz, maior é a amplitude da onda luminosa (vetor campo elétrico).

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Para medir a energia cinética máxima dos fotoelétrons, aplica-se uma ddp invertida, de modo que o fotoelétron ficará sob a ação de uma barreira de potencial.

Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais

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Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais

Vc-Potencial de corte

Incidindo luz de frequência fixa mas de intensidades diferentes a e b.

Ec máx=e . Vc (J)

Saturação da corrente fotoelétrica

Era esperado que se a b, então

Ec a máx Ec b máx

Logo Vc a Vc b

O resultado experimental não confirma a teoria!!!!

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A energia cinética máxima dos fotoelétrons é maior quanto maior a frequência da radiação incidente.

Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais

21

Este resultado não corresponde ao previsto pela teoria!!!!

Incidindo luz de frequências diferentes

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Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais

0-limiar de frequências abaixo da qual o EFE não ocorre.

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Efeito Fotoelétrico – Problemas com a Física Clássica

1) O aumento da intensidade da radiação incidente deveria resultarno aumento do potencial limite

2) O efeito fotoelétrico deveria ocorrer para qualquer freqüência,dependendo apenas da intensidade da radiação incidente

3) Deveria existir um intervalo de tempo mensurável entre a absorçãoda energia da radiação e a emissão do elétron.

Logo, a Física clássica não explica o EFE!!!