O objetivo desta experiência é mostrar a quantização da energia em ondas eletromagnéticas e determinar constante de Planck . É possível testar no laboratório a relação proposta por Albert Einstein entre a energia do fóton e a energia cinética máxima dos elétrons expelidos pelo efeito fotoelétrico de uma superfície de metal alcalino como uma função da frequência. Uma determinada quantidade da energia cedida é usada para vencer a função trabalho (φ) do cátodo de metal, que é constante e próprio do tipo de material usado no cátodo. Ou seja, φ seria o mínimo da energia necessária para iniciar a ejeção de um elétron fora do metal específico. Mas, como veremos na prática, a função trabalho que podemos aferir não é do cátodo, mas do ânodo ou coletor. Você tem à disposição duas montagens experimentais: a) uma que permite relacionar o comprimento de onda ao potencial de corte, ou seja, o potencial que inibe o fenômeno fotoelétrico e b) outra que permite variar o potencial no coletor e verificar como varia a correspondente corrente fotoelétrica para um determinado comprimento de onda.

 

Montagem Experimental 

    

A primeira montagem está na foto abaixo. Trata-se de um aparato h/e da Pasco. É recomendável familiarizar-se com todos os componentes antes de ligar qualquer coisa ou fazer qualquer conexão de sinal. Teste as baterias para ver se está tudo OK. Ligue uns 15 minutos antes a luz de mercúrio e a deixe ligada por todo experimento, evite ficar ligando e desligando para não diminuir a vida útil da lâmpada de mercúrio. Ajuste o foco da grade de difração. Abra o cilindro horizontal que conecta a fenda ao recinto do cátodo e observe se a altura e orientação do feixe de onda está adequadamente alinhado. Certifique-se que o cátodo está devidamente alinhado com o seu caminho óptico de um determinado comprimento de onda. Procure evitar a superposição de dois comprimentos de onda na fenda, usando na medida do possível os filtros. Faça a análise de intensidade com o respectivo filtro de transmissão relativa para ver se o modelo clássico é adequado a este fenômeno físico. Da mesma forma veja se o fator  tempo é relevante no processo físico, como prevê os pressupostos a Física clássica nesta experiência.

 

Aplicações no dia-a-dia

Atualmente, o efeito fotoelétrico é utilizado em toda sorte de situações que vivemos no nosso cotidiano. "Graças ao efeito fotoelétrico tornou-se possível o cinema falado, assim como a transmissão de imagens animadas (televisão). O emprego de aparelhos fotoelétricos permitiu construir maquinaria capaz de produzir peças sem intervenção alguma do homem. Os aparelhos cujo funcionamento assenta no aproveitamento do efeito fotoelétrico controlam o tamanho das peças melhor do que o pode fazer qualquer operário, permitem acender e desligar automaticamente a iluminação de ruas, abrir e fechar portas de lojas, etc.

Os aparelhos deste tipo tornam possível a prevenção de acidentes. Por exemplo, nas empresas industriais uma célula fotoelétrica faz parar quase instantaneamente uma prensa potente e de grande porte se, digamos, o braço dum operário se encontrar, por casualidade, na zona de perigo."

 

Equações

Analisando o efeito fotoelétrico quantitativamente usando o método de Einstein, as seguintes equações equivalentes são usadas:

Energia do fóton = Energia necessária para remover um elétron + Energia cinética do elétron emitido

Algebricamente:

onde

• h é a constante de Planck
• f é a frequência do fóton incidente,
• é a função trabalho, ou energia mínima exigida para remover um elétron de sua ligação atômica,

 

• é a energia cinética máxima dos elétrons expelidos,
• f₀ é a frequência mínima para o efeito fotoelétrico ocorrer,
• m é a massa de repouso do elétron expelido,
• v_m é a velocidade dos elétrons expelidos.

 

Dualidade onda-partícula

 

Muitas discussões foram feitas com relação à luz. Quando se fala em propagação automaticamente considera-se um deslocamento com certa velocidade. Mas velocidade do quê? De uma onda ou de uma partícula?

Primeiramente, faz-se necessário fazer algumas considerações:

Uma onda é uma perturbação que se propaga em um meio. No caso de uma onda eletromagnética a perturbação é do campo elétrico e do campo magnético. É um argumento plausível pra explicar a luz.

Mas alguns experimentos realizados no fim do século XIX mudam um pouco essa concepção com relação a este importante ente físico. Entre os mais relevantes, podem ser citados o efeito fotoelétrico, o espalhamento Compton e a produção de raios X.

Quando se faz um experimento com partículas em fenda única, observa-se uma região de máxima incidência de partículas, conforme mostra a figura 01.

 

 

Quando a onda incide em um colimador com duas fendas observa-se um padrão de interferência com várias franjas. Isto ocorre devido ao fato de que há uma interferência construtiva quando a intensidade máxima da onda da luz emergente de uma fenda coincide com o máximo da onda emergente da outra fenda. Isso ocorre porque há uma diferença de caminho da luz emergente de cada fenda. O mesmo acontece com os mínimos e forma o padrão de interferência da figura 02.

 

 

Fontes: dfte.ufrn.br /- https://sites.ifi.unicamp.br/-infoescola/- Wikipedia