Efeito Fotoelétrico


O efeito fotoelétrico ocorre quando há emissões de elétron num determinado material. Geralmente, esse efeito é produzido em materiais metálicos os quais são expostos a uma radiação eletromagnética, como a luz.

Quando isso acontece, essa radiação arranca os elétrons da superfície. Dessa maneira, as ondas eletromagnéticas envolvidas com esse fenômeno transferem energia aos elétrons.

Saiba mais sobre os Elétrons e as Ondas Eletromagnéticas.

O que são Fótons?

Efeito Fotoeléltrico

Esquema do Efeito Fotoelétrico

Os fótons são minúsculas partículas elementares que possuem energia e são mediadoras do efeito fotoelétrico. A energia do fóton é calculada pela seguinte fórmula:

E = h.f

Onde,

E: energia do fóton
h: constante de proporcionalidade (Constante de Planck: 6,63 . 10-34 J.s)
f: frequência do fóton

No Sistema Internacional (SI), a energia do fóton é calculada em Joule (J) e a frequência em Hertz (Hz).

Leia Constante de Planck.

Quem descobriu o Efeito Fotoelétrico?

O efeito fotoelétrico foi descoberto no final do século XIX pelo físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894). Já no início do século XX, o cientista Albert Einstein, estudou mais afundo acerca desse efeito, contribuindo para sua modernização. Com isso, Einstein ganhou o Prêmio Nobel.

Segundo Einsten, a energia da radiação estaria concentrada numa parte da onda eletromagnética, e não distribuída sobre ela, como afirmava Hertz.

Observe que a descoberta desse efeito foi primordial para uma maior compreensão da luz.

Aplicações

Nas células fotoelétricas (fotocélulas), a energia luminosa se transforma em corrente elétrica. Diversos objetos e sistemas utilizam o efeito fotoelétrico, por exemplo:

  • as televisões (de LCD e plasma)
  • os painéis solares
  • as reconstituições de sons nas películas de um cinematógrafo
  • as iluminações urbanas
  • os sistemas de alarmes
  • as portas automáticas
  • os aparelhos de controle (contagem) dos metrôs

Efeito Compton

Efeito Compton

Esquema do Efeito Compton

Relacionado com o efeito fotoelétrico está o efeito de Compton. Ele ocorre no momento que há diminuição de energia de um fóton (de raios X ou de raio gama) quando este interage com a matéria. Note que esse efeito provoca um aumento do comprimento da onda.

Exercícios de Vestibular com Gabarito

1. (UFRGS) Selecione a alternativa que apresenta as palavras que completam corretamente as lacunas, pela ordem, no seguinte texto relacionado com o efeito fotoelétrico.

O efeito fotoelétrico, isto é, a emissão de ….. por metais sob a ação da luz, é um experimento dentro de um contexto físico extremamente rico, incluindo a oportunidade de pensar sobre o funcionamento do equipamento que leva à evidência experimental relacionada com a emissão e a energia dessas partículas, bem como a oportunidade de entender a inadequacidade da visão clássica do fenômeno.

Em 1905, ao analisar esse efeito, Einstein fez a suposição revolucionária de que a luz, até então considerada como um fenômeno ondulatório, poderia também ser concebida como constituída por conteúdos energéticos que obedecem a uma distribuição ….. , os quanta de luz, mais tarde denominados ….. .

a) fótons – contínua – fótons
b) fótons – contínua – elétrons
c) elétrons – contínua – fótons
d) elétrons – discreta – elétrons

Alternativa e

2. (ENEM) O efeito fotoelétrico contrariou as previsões teóricas da física clássica porque mostrou que a energia cinética máxima dos elétrons, emitidos por uma placa metálica iluminada, depende:

a) exclusivamente da amplitude da radiação incidente.
b) da frequência e não do comprimento de onda da radiação incidente.
c) da amplitude e não do comprimento de onda da radiação incidente.
d) do comprimento de onda e não da frequência da radiação incidente.
e) da frequência e não da amplitude da radiação incidente.

Alternativa e

3. (UFG-GO) Um laser emite um pulso de luz monocromático com duração de 6,0 ns, com frequência de 4,0.1014 Hz e potência de 110 mW. O número de fótons contidos nesse pulso é:

Dados: constante de Planck: h = 6,6 x 10-34 J.s
1,0 ns = 1,0 x 10-9 s

a) 2,5.109
b) 2,5.1012
c) 6,9.1013
d) 2,5.1014
e) 4,2.1014

Alternativa a