O efeito fotoeléctrico foi descoberto em 1887 por Heinrich Hertz, por

Universidade do Algarve/FCT/Departamento de Física
Efeito Fotoeléctrico
Bibliografia: Notas de aulas de Ana Rodrigues e Protocolo de Rui Guerra
Introdução
O efeito fotoeléctrico foi descoberto em 1887 por Heinrich Hertz, por acaso, quando ele
estudava a natureza das ondas electromagnéticas. Em 1888, antes da descoberta do
electrão, e estimulado pelo trabalho de Hertz, Wilhelm Hallwachs mostrou que corpos
metálicos irradiados com luz ultravioleta adquiriam carga positiva. Em 1903, Lenard
estudou o efeito fotoeléctrico e provou que a energia dos electrões emitidos não
dependia da intensidade da luz.
Em 1905 Einstein, baseado nos resultados de Lenard desenvolveu uma teoria
simples e revolucionária para explicar o efeito fotoeléctrico. De acordo com a teoria de
Einstein, um quantum de luz (o fotão) transfere toda a sua energia a um único electrão,
independentemente da existência de outros quanta de luz (fotões). Tendo em conta que
um electrão ejectado do metal perde energia até atingir a superfície, Einstein propôs a
seguinte equação:
E = h – 
onde E é a energia do electrão (fotoelectrão) ejectado da superfície do metal,  é a
frequência da luz incidente, h é a constante de Planck cujo valor na literatura é
6.62  1034 J  s , e  é a função trabalho do metal, que corresponde a energia necessária
para o electrão escapar do material.
A Figura 1 mostra a montagem experimental para a observação do efeito
fotoeléctrico.
Figura 1. Montagem experimental.
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Aumentando o potencial (negativo) da placa colectora (cátodo), pode-se
determinar a energia cinética máxima do electrão. Quando a corrente se anula, obtêm-se
a igualdade Kmáx =eV0, onde e é a carga do electrão, V0 é o potencial de corte. Assim
eV0 = h - 
Com base nessa equação Einstein previu que variando-se a frequência , da luz
incidente e construindo-se o gráfico eV0 versus , obtêm-se uma recta (Figura 2), cujo
coeficiente angular é h (constante universal e independente do metal), a constante de
Planck, e foi determinada através da lei de radiação. Posteriormente, Millikan
comprovou experimentalmente a equação de Einstein.
Electron
kinetic
energy
Figura 2. Gráfico eV0 versus . O declive da recta é a constante de Planck. A função
trabalho depende do material. A energia cinética máxima é Kmáx=eV0. OBS: f  v
Objectivo da experiência
Observação do efeito fotoeléctrico determinação da constante de Planck e da função
trabalho.
Material utilizado
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Lâmpada.
Filtros de cor para vários comprimentos de onda.
Caixa preta com uma célula fotoeléctrica, uma bateria de 0-9 V e um
potenciómetro de 10 k.
Amplificador
2 Voltímetros
Cabos de ligação
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Montagem e Procedimento Experimental
Figura 3. Montagem do circuito para observar o efeito fotoeléctrico.
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A experiência deverá ser feita no escuro.
Montar o circuito de acordo com a Figura 3.
Escolher o filtro de cor para o menor comprimento de onda.
Acender a luz que incidirá sobre a célula fotoeléctrica.
Quando a luz incide sobre a célula fotoeléctrica, ela passa pelo filtro de cor, que
selecciona o comprimento de onda.
Os electrões serão ejectados do emissor e irão para o colector, originando uma
fotocorrente.
A fotocorrente passa pelos terminais da resistência de 1 k, gerando uma queda
de potencial. Posteriormente a diferença de potencial é amplificada no
amplificador e a seguir pode ser medida através do voltímetro. Anote numa
tabela o valor do V
Varia-se a tensão aplicada à célula fotoeléctrica até que a corrente se anule, ou
seja, até que a tensão medida nos terminais da resistência seja zero (fotocorrente
nula). Esta tensão corresponde a tensão de paragem, e que pode ser medida pelo
voltímetro que fica à esquerda. Anote numa tabela o valor desse potencial e o
comprimento de onda da cor seleccionada
Repita a experiência para os outros filtros de cor.
Escolha os valores de comprimento de onda em ordem crescente.
Análise dos resultados experimentais
1. Calcule: (a) os valor da frequência para cada comprimento de onda seleccionado
(b) os valores da fotocorrente I (V=RI) e (c) o produto eV0. Coloque os valores
 , V, I, V0, na Tabela I, e os valores de v, eV0 na Tabela II.
2. Represente eV0 versus v num gráfico e associe uma recta a esse gráfico (de
acordo com a Figura 2). Obtenha a função trabalho e a constante de Planck.
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Efeito Fotoeléctrico
Folha de Resultados
Nome e Número de cada aluno do grupo
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Erro de leitura associado ao comprimento de onda……………………………………….
Erro de leitura associado ao voltímetro 1…………………………………………………
Erro de leitura associado ao voltímetro 2………………………..
Tabela I
 /m
V/V
I/A
V0 / V
Tabela II
v / Hz
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eV0 / CV
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