Efeito Fotoelétrico

FÍSICA MODERNA
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 Efeito Fotoelétrico
Célula Fotoelétrica
 Aplicação Prática
 Energia e Quantidade de
Movimento de um Fóton
 Natureza Dual da Luz
 Modelo Atômico de Bohr
Átomo de Hidrogênio
 RADIOATVIDADE
Energia Absorvida
ou Emitida
EFEITO FOTOELÉTRICO
 Certos metais, ao sofrerem a incidência de
um feixe luminoso originam a emissão de
elétrons.
Luz
incidente
elétron
e
e e e
e e e e
e e e e
Placa metálica
• Efeito Fotoelétrico

Para cada material existe uma freqüência mínima de luz,
chamada freqüência limiar para que os elétrons sejam
arrancados.
Luz
E = 30 J
E
fóton
F
O elétron não
foi arrancado.
f1
E1
I1
f1 < f2
E1 < E2
I1 = I2
E = 10 J
Para se poder arrancar
um elétron do metalf2 é
necessário
realizar E2 o
I2
trabalho de arranque W.
Portanto, a energia de um
quantum deve ser superior
a este trabalho.
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
• Efeito Fotoelétrico
 A energia dos elétrons é diretamente proporcional a freqüência
da luz incidente, não dependendo da intensidade da mesma.
f2
E2
I2
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
f3
E3
I3
f2 < f3
E2 < E3
I2 = I3
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
• Efeito Fotoelétrico
 O número de elétrons arrancados depende da intensidade da
luz incidente, não dependendo da energia ou freqüência da
mesma.
f4
E4
I4
f3
E3
I3
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
f3 = f4
E3 = E4
I3 < I4
OBS.:
 f
no ELÉTRONS  I
E
ELÉTRONS
Aplicação prática do Efeito Fotoelétrico
• CÉLULA FOTOELÉTRICA
É um dispositivo que transforma energia luminosa em
energia elétrica.
i
+
+
+
Aplicação prática do Efeito Fotoelétrico
• RELÉ FOTOELÉTRICO
DIA
NOITE
O efeito fotoelétrico
mostra o caráter
corpuscular da luz.
VV == 110
110 VV
Energia e Quantidade de
Movimento de um Fóton
De acordo com Marx Planck, físico que formulou
a teoria quântica, cada fóton (quantum) transporta
energia proporcional a freqüência da onda.
h = constante de Plank h = 6,6 x 10-34
E=hxf
EQUAÇÃO DE EINSTEIN
E = m x c2
m . c2 = h . f
m.c.c=h.f
Q.c=h.f
m = massa
c = 3 x 108 m/s
.f
h
Q =
c
c = velocidade da
luz no vácuo
.f
h
Q =
.f
Q = h

Energia e Quantidade de
Movimento de um Fóton
m . c2 = h . f
m.c.c=h.f
Q.c=h.F
IMPORTANTE !
Q
.f
h
Q =
c
.f
h
Q =
.f
Q = h

Q = quantidade de movimento
ou momento linear.
E  f
E  1


Q  f
Q  1

NATUREZA DUAL DA LUZ
• DUALIDADE DE ONDA - PARTÍCULA
Modernamente as teorias físicas propõem para a luz
tanto natureza ondulatória (onda eletromagnética) quanto
a natureza corpuscular (fóton).
Em determinados fenômenos a luz se compara como
se tivesse natureza ondulatória e em outros, natureza de
partícula e daí incidir na superfície de um metal, provocando
a emissão de fotoelétrons.
MODELO
ATÔMICO de
BOHR
1
Os elétrons descrevem ao redor do núcleo
órbitas circulares com energia fixa, são as chamadas
órbitas estacionárias.
2
Nas órbitas estacionárias os elétrons não
emitem energia.
3
Quando um elétron recebe energia ele muda de
órbita, afastando-se do núcleo. Na volta à órbita
original, essa energia é devolvida ao meio.
•ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
e
Afastando-se doe
núcleo o elétron e
EMITE
absorve energia e
energia
e
(recebe)
e
e
Nas órbitas
e
estacionárias
os
Voltando
à órbita
e
elétrons
não
e
original
o
élétron
ee
ABSORVE
emitem
energia.
emite
energia
energia
e
1
n=4
n=3
n=2
n=1
H
1,00
Hidrogênio
E = - 0,7 eV
E = - 1,5 eV
E = - 3,4 eV
E = - 13,6 eV
Núcleo
1 eV = 1,6 x 10-19 j
•ENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDA
EEmitida = EFinal - EInicial
E = - 1,5 - (- 0,7)
E = - 1,5 + 0,7
EMITE
energia
E = - 0,8 eV
ERecebida = EFinal - EInicial
n=4
n=3
n=2
E = - 3,4 - (-13,6)
n=1
E = - 3,4 + 13,6
ABSORVE
E = + 10,2 eV
energia
Núcleo
e
e
e
e
1
H
Hidrogênio
E = - 0,7 eV
E = - 1,5 eV
e
e
ee
e
1,00
E = - 3,4 eV
E = - 13,6 eV