A Teoria
A base teórica para o aspecto de partícula da luz.
A imagem acima mostra um esquema da montagem do experimento que
mostra o efeito fotoelétrico.
Este efeito ocorre quando um único quantum de luz é absorvido pelo
metal e toda sua energia
é transferida para um único elétron. O mecanismo básico é ilustrado
pela equação:
Onde γ representa o fóton incidente. Um
aumento na intensidade irá aumentar o número
de fótons que atinge o metal e com isso, o número de elétrons
ejetados. Haverá uma corrente fotoelétrica mais intensa, mas
a energia individual de cada elétron será a mesma. Para que mais
energia seja transferida a eles por cada fóton é preciso que
os fótons tenham uma maior frequência, por conta da relação dada por E=hν.
Se a energia do fóton for maior que a que prende o elétron ao metal,
então o elétron é liberado e o excesso de energia é
liberada como a energia cinética do elétron livre. A conservação da
energia nos garante que:
(1)
Onde Wo é a energia que prende o elétron à placa de metal.
Digamos que para uma dada diferença de potencial entre as placas, uma
certa intensidade e frequência da luz
incidente temos uma corrente fotoelétrica. Se diminuirmos a tensão V
entre as placas até o valor Vo
em que a corrente fotoelétrica se anula, teremos uma medida direta da
energia cinética máxima de um elétron ejetado:
Vo é chamado Potencial de Corte pois é a ddp capaz
de fazer voltar à placa incidente o fotoelétron
mais veloz e não depende da frequência ou da intensidade da luz
incidente. Então substituíndo o valor da energia cinética
máxima na relação entre a energia do fóton e a transferida para o
elétron, temos uma previsão para o valor de Vo:
Onde a figura acima representa a relação entre Vo e ν. Veja que esta
relação é linear e que a inclinação da reta é h/e, o que nos dá uma
medida da constante de planck, tendo o valor da carga
do elétron. Note que a figura indica que há uma frequência mínima da
luz para que o efeito fotoelétrico possa ocorrer.
Este valor da frequência pode ser obtido fazendo-se Vo=0, o
que nos fornece:
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