Efeito fotoeléctri..
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Objectivos Estudo de uma célula fotoeléctrica. Verificar a equação para o efeito fotoeléctrico (equação de Einstein). Material necessário Célula fotoeléctrica Fonte de luz Filtros (azul, verde e vermelho) Fonte de tensão Microamperímetro Voltímetro Cabos eléctricos Introdução teórica Quando um fotão atravessa a estrutura atómica de um metal há uma certa probabilidade do mesmo interagir com os elementos constituintes dos átomos. Esta interacção pode ocorrer de diversas formas: interacção de Rayleigh, efeito fotoeléctrico, efeito de Compton, produção de pares (electrónica e nuclear) e interacção fotonuclear. Um electrão atómico tem energia negativa: - EL. Por outras palavras, é necessário fornecer uma energia mínima de EL para que o electrão se liberte do átomo. EL é conhecida como a energia de ligação. Um fotão com energia h igual ou superior a EL pode ceder toda a sua energia ao electrão. Este por sua vez será libertado do átomo com uma energia cinética E C. A energia cinética é igual ao excesso de energia do fotão em relação a E L: EC = h - EL Este processo é conhecido como efeito fotoeléctrico. Uma célula fotoeléctrica é uma aplicação deste efeito. É constituida basicamente por um emissor e um colector: Emissor - + Colector No emissor dá-se o efeito fotoeléctrico e alguns dos electrões resultantes vão em direcção ao colector. Se o colector está a um potencial positivo relativamente ao emissor uma maior quantidade de fotoelectrões vão ser capturados pelo colector. Quanto maior for a diferença de potencial maior será a percentagem de fotoelectrões capturados. Mesmo para uma diferença de potencial nula alguns electrões colidem com o colector e por isso há uma corrente eléctrica no circuito. O que acontece se invertermos a polarização da fonte de tensão ? O campo eléctrico resultante irá contrariar o movimento dos electrões. Haverá então um potencial V capaz de parar os electrões. A energia fornecida aos electrões desta forma é igual a eV (e carga do electrão) e é igual á energia cinética dos mesmos. Procedimento experimental Como descrito nos objectivos do trabalho podemos dividi-lo em duas partes. Na primeira vemos para uma iluminação constante como varia a corrente eléctrica de uma célula fotoeléctrica com a diferença de potencial aos seus extremos. Na segunda parte vemos como a energia cinética dos electrões de uma célula fotoeléctrica depende do comprimento de onda da radiação incidente. Parte 1 Faça a montagem representada na figura. Intercale neste circuito um microamperímetro. Varie a diferença de potencial aos extremos da célula fotoeléctrica de 0 a 30 Volts. Meça para cada tensão qual a corrente que atravessa o circuito no escuro e à luz ambiente. Construa um gráfico da corrente efectiva (corrente com luz corrente no escuro) em função da diferença de potencial. Interprete o resultado obtido. Parte 2 Inverta a polarização do circuito anterior. Ligue um microvoltímetro em paralelo com a fonte de tensão. Ilumine a célula apenas com uma radiação de comprimento de onda conhecido (use filtros). Meça qual a diferença de potencial que anula a corrente no circuito para cada comprimento de onda utilizado. Faça um gráfico dos potenciais medidos em função da frequência da radiação utilizada. Faça uma regressão linear dos dados abtidos. Determine o declive do gráfico e compare com a quantidade h/e (h - constante de Planck). Determine qual o valor da ordenada na origem. Use este valor para determinar a energia de ligação do metal emissor. Se o átomo tem electrões com diferentes energias de ligação como explica obtermos um valor bem definido para esta quantidade ?
