O EFEITO FOTOELÉTRICO

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL UEMS

Laboratório de Física Moderna

O EFEITO FOTOELÉTRICO

Acadêmicos: Fernando Rodrigues da Conceição;

                      Gustavo Targino Valente;

                   Peres Antônio Mello Souza;

                                                   

Professor: Luís Humberto da Cunha Andrade

DOURADOS – MS

Outubro/ 2009

Índice

1. Introdução                                                                                        02

        1.1 O efeito fotoelétrico                                                                02

2. Objetivos                                                                                        07

3. Materiais e Métodos                                                                        07

3.1. Arranjo Experimental                                                                    07

3.2. Procedimento Experimental                                                                           08

        3.2.1 Primeira Etapa                                                                08

3.2.2 Primeira Etapa                                                                08

3.2.3 Primeira Etapa                                                                08

4. Resultado e Discussão                                                                        09

5. Conclusões                                                                                                       14

6. Referências Bibliográficas                                                                        15

1. INTRODUÇÃO

1.1 O efeito fotoelétrico

        No final do século XIX e inicio do século XX a física passou por uma mudança radical dos conceitos até então existente. Muitos fenômenos que eram observados não eram explicados como os conceitos existentes na época, ou seja, a física clássica falhava em tentar explicar tais fenômenos. Um dos fenômenos que não eram explicados pela física clássica era o efeito fotoelétrico, o qual será a partir daqui o nosso objeto de estudo.

        O fenômeno do efeito fotoelétrico consiste na liberação de elétrons pela superfície de um metal, após a absorção de energia proveniente da radiação eletromagnética incidente sobre ele, de tal modo que a energia total da radiação é parcialmente transformada em energia cinética dos elétrons expelidos. Esse fenômeno foi observado pela primeira vez por Hertz, em 1887, e extensivamente estudado por Lenard,e me 1902, e por Millikan, de 1906 a 1916

        A constatação de que as partículas emitidas eram elétrons se deu em 1899, quando Thomson, ao expor à radiação ultravioleta um superfície metálica no interior de um tubo de Crooks, estabeleceu que essas partículas eram de mesma natureza daquelas que constituíam os raios catódicos.

        O arranjo experimental do efeito fotoelétrico está representado na Fig. 1 [1]. Um invólucro de vidro encerra o aparelho em um ambiente no qual se faz vácuo. Luz monocromática, incide através de uma janela de quartzo, cai sobre a placa de metal C e libera elétrons, chamados fotoelétrons. Os elétrons podem ser detectados sob forma de uma corrente se forem a traídos para o coletor metálico B através de um diferença de potencial V estabelecida entre B e C. O amperímetro A mede essa corrente fotoelétrica.

          [pic 1] 

Figura 1: Esquema do efeito fotoelétrico

        Os principais resultados das observações de Lenard podem ser resumidos como:

•  a ocorrência da emissão de elétrons não depende da intensidade da luz incidente;
• havendo a emissão, a corrente é proporcional à intensidade da luz, quando a freqüência e o potencial retardador são mantidos constantes;
• a ocorrência da emissão depende da freqüência da luz;
• para cada metal há um limiar de freqüência, abaixo do qual não há emissão;
• para uma determinada freqüência, o potencial de corte independe da intensidade da luz;
• a energia cinética dos elétrons e o potencial de corte crescem como a freqüência da luz.

Os resultados do efeito fotoelétrico obtidos, apresentavam alguns aspectos principais, os quais não podem ser explicados em termos da teoria ondulatória clássica da luz.

O primeiro aspecto, nos diz que a teoria ondulatória requer que a amplitude do campo elétrico oscilante [pic 2] da onda luminosa cresça se a intensidade da luz for aumentada. Já que a força aplicada do elétron é [pic 3], isto sugere que a energia cinética dos fotoelétrons deveria também crescer ao se aumentar a intensidade do feixe luminoso, entretanto este fato não foi observado, ou seja, a energia cinética máxima, a qual os elétrons saem da placa não dependem da intensidade da luz.

[pic 4]

       Figura 2: Intensidade da corrente versus potencial.

De acordo com a teoria ondulatória, o efeito fotoelétrico deveria ocorrer para qualquer freqüência da luz, desde que fosse intensa o bastante para dar a energia necessária à ejeção dos elétrons. Entretanto para cada superfície existe um limiar freqüência [pic 5] característico. Para freqüências menores que [pic 6]o efeito fotoelétrico não ocorre, qualquer que seja a intensidade da iluminação.

A Fig. 3. mostra o potencial [pic 7] para o sódio em função da freqüência da luz incidente. Note que há um limiar de freqüência ou freqüência de corte [pic 8](também chamado limiar fotoelétrico), abaixo do qual o efeito fotoelétrico deixa de ocorrer [2].