Efeito Fotelétrico
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Efeito Fotelétrico

Quando Hertz tentou produzir e detectar as ondas eletromagnéticas previstas por Maxwell outro fenômeno foi descoberto. Em sua tentativa Hertz percebeu que quando a luz incidia em um metal uma diferença de potencial surgia pelo fato de elétrons serem arrancados desse metal. Ficou então definido como efeito fotoelétrico a retirada de elétrons de um metal devido a incidência de luz.



A Física Clássica não conseguiu explicar esse fenômeno, pois considerava a luz como onda. No modelo clássico a energia dos elétrons arrancados do metal dependeria da intensidade da radiação incidente, quanto maior a intensidade maior seria a energia cinética dos fotelétrons (elétrons arrancados do metal), mas a experiência não confirma a previsão. Na previsão da Física Clássica qualquer luz incidente poderia retirar elétrons do metal, qualquer luz equivale a dizer qualquer freqüência, o que também não é verdade, pois para cada metal existe um limite mínimo de freqüência para que ocorra o efeito fotelétrico.
Foi em 1905, que Albert Einstein explicou satisfatoriamente e de uma maneira simples esse efeito. Para tal, Einstein considerou que a luz seria descontinua e formada por vários pacotes, denominados “quantas” ou fótons de luz, cada pacote age como uma bola de bilhar que ao se chocar com os elétrons do metal transfere sua energia para este, como uma bola de bilhar que foi atingida pela bola branca, o elétron é retirado do metal. Quanto mais intensa a luz, maior o número de fótons, mais choques ocorrem, elétrons em quantidade maior são arrancados.
Einstein percebeu que cada elétron é preso ao metal por uma energia de ligação ø, denominada função trabalho. Desse modo o elétron apenas é retirado se energia do fóton incidente for maior ou igual a função trabalho. Como a energia radiante depende da freqüência, então existiria uma freqüência mínima para que ocorresse o efeito fotelétrico. Existir freqüência mínima significa dizer que não é qualquer radiação que faz com que o fenômeno ocorra, pois a radiação é caracterizada pela sua freqüência.
Para entender o efeito é necessário considerar a luz com caráter corpuscular, entendê-la como partícula, e não com caráter ondulatório como se afirmava no modelo clássico.

Acompanhe as funções trabalho de alguns metais na tabela abaixo.


Para arrancar o elétron do metal é necessário que a radiação incidente, com energia hf, tenha energia maior ou igual a função trabalho ø. A diferença hf – ø pode virar energia cinética, então pela conservação da energia podemos escrever:

hf = ø + ECmáx

que é denominada equação de Einstein para o efeito fotelétrico.

Analisando a equação (5) podemos perceber que ECmáx = hf – ø, traçando em um gráfico percebemos que a energia cinética máxima depende da freqüência e quando hf < ø o elétron não sai do metal. O coeficiente angular do gráfico é a constante de Planck h e o limiar de freqüência é dado por fC = ø/h. Experimentalmente é justamente o que ocorre. A relação descrita está representada no gráfico.