Profa Cristiane Tavolaro GoPEF-PUC/SPProfa Cristiane Tavolaro GoPEF-PUC/SP

Efeito FotoelétricoEfeito Fotoelétrico

Teoria de Einstein para o Efeito Fotoelétrico

Os Problemas da Física no Final do Século XIXOs Problemas da Física no Final do Século XIX

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 protadores 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 eThomsom

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Efeito Fotoelétrico

Heinrich Hertz (1887)

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Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais

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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.

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

Assumiu:

- luz monocromática consistia de um fluxo de partículas (fótons) comenergia

E = h

- Na interação do fóton com o elétron podia ocorrer:- espalhamento do fóton segundo as leis da óptica- absorção completa da energia do fóton pelo elétron, com o desaparecimento o fóton e emissão do elétron (fotoelétron)

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

K = h v - w

Energia cinética dofotoelétron Energia do

Fóton incidente

Trabalho para removero elétron do metal

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

K = h v - w

Função Trabalho

Kmax = h v – w0

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

Solução do problema:

Kmax não depende da intensidade da iluminação

A intensidade da radiação está relacionada com a densidade de Fótons

O elétron absorve um único fóton de energia h

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

Solução do problema:

Existência de um limiar de freqüências

Quando Kmax = 0 h w0

não há emissão de elétrons

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

Solução do problema:

Ausência de retardamento no processo

Fóton (energia concentrada) é absorvido integralmente emissão

instantânea

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

Consistência da Teoria de Einstein

Kmax = h – w0

Mas Kmax = e V0 e

w

eh

V 00

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

Consistência da Teoria de Einstein

Kmax = h – w0

Mas Kmax = e V0 e

w

eh

V 00

Inclinação da curva Kmax x

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Efeito Fotoelétrico

Albert Einstein (1905)

Consistência da Teoria de Einstein

Kmax = h – w0

Mas Kmax = e V0 e

w

eh

V 00

Millikan obteve h = 6,57 x 10-34 J.s

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Efeito Fotoelétrico – Uma aplicação: relé fotoelétrico

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1916 – Einstein propõe que um fóton possui momento dado por

h

p

Natureza da LuzNatureza da Luz

Luz monocromática

A luz exibe comportamento corpuscular!!!

Natureza da LuzNatureza da Luz

Fóton com energia h

Luz monocromática

Natureza da LuzNatureza da Luz

Interação luz monocromática - matéria

Natureza da LuzNatureza da Luz

Luz policromática

Cada fóton com sua energia h

Natureza da LuzNatureza da Luz

No entanto, sabemos que a luz pode sofrer difração, interferência e polarização, isto é, a luz tem comportamento ondulatório!!!

Natureza Dual da LuzNatureza Dual da Luz

A luz, e por extensão, todas as A luz, e por extensão, todas as radiações eletromagnéticas, exibe radiações eletromagnéticas, exibe caráter dual, isto é, ora comporta-se caráter dual, isto é, ora comporta-se como onda, ora como partícula.como onda, ora como partícula.

Einstein elimina o determinismo da Einstein elimina o determinismo da Física: nasce a Mecânica Quântica!!Física: nasce a Mecânica Quântica!!

Para refletir:Para refletir: ““Cada pedaço ou parte da natureza total Cada pedaço ou parte da natureza total

é sempre uma mera aproximação da é sempre uma mera aproximação da verdade completa, ou a verdade completa verdade completa, ou a verdade completa até onde a conhecemos. até onde a conhecemos.

De fato, tudo que conhecemos é apenas De fato, tudo que conhecemos é apenas algum tipo de aproximação, pois sabemos algum tipo de aproximação, pois sabemos que não conhecemos todas as leis ainda. que não conhecemos todas as leis ainda.

Portanto, as coisas devem ser Portanto, as coisas devem ser aprendidas apenas para serem aprendidas apenas para serem desaprendidas de novo ou, mais desaprendidas de novo ou, mais provavelmente, para serem corrigidas.” provavelmente, para serem corrigidas.”

Richard Feynman, “Física em Seis Lições”, 1963.Richard Feynman, “Física em Seis Lições”, 1963.