O efeito fotoelétrico acontece quando um material recebe emissões de elétrons e, em seguida, fica iluminado quando exposto as radiações eletromagnéticas.
Em outras palavras, os fotoelétrons são formados por frequências específicas de elétrons, distribuídos para fora desse material que, geralmente, são metálicos.
Dessa forma, vamos aprender um pouco mais sobre o efeito fotoelétrico, sua descoberta e formas de aplicação.
Ademais, esse fenômeno da física ajudou Einstein a desvendar enigmas, impulsionou Max Planck em suas teorias e revelou os estudos de Heinrich Hertz.
Descoberta do efeito fotoelétrico
O físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894) foi quem descobriu o efeito fotoelétrico. Ele percebeu que chapas metálicas produziam faíscas ao entrar em contato com a luz ultravioleta.
No entanto, a teoria de Hertz só foi apresentada em 1905 por Albert Einstein.
Sobretudo, a energia cinética dos elétrons não dependia da intensidade da luz incidente. Nesse sentido, Einstein provou que um único fóton era responsável pela ejeção de cada elétron.
Isto porque, uma partícula de luz tem frequência suficiente para transferir energia para o elétrons até a saída do material.
Einstein se inspirou nas ideias de Max Planck, visto que ele acreditava que a luz irradiada por um corpo negro era quantizada, de tal forma que possuía pequenos pacotes de energia.
Dessa forma, aplicou-se essa teoria nas ondas eletromagnéticas, resolvendo o enigma do efeito fotoelétrico. A saber, Einstein e Max ganharam o prêmio Nobel de Física pelas teorias da compreensão da luz.
Função Trabalho
Em síntese, o efeito fotoelétrico funciona com pequenos pacotes de luz, estes transferem energia para os elétrons.
Em seguida, esses elétrons são ejetados de um material, após serem expostos a uma determinada frequência de radiação eletromagnética.
Caso essa quantidade seja suficiente, os elétrons são arrancados do material, formando uma corrente de fotoelétrons.
No entanto, existe uma frequência mínima chamada função trabalho, esta que é responsável por arrancar os elétrons e gerar o efeito fotoelétrico. A equação abaixo calcula a energia de um único fóton de frequência f:
E= hf
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).
Dessa forma, a energia cinética adquirida após ser atingida por um fóton é determinada pela diferença da energia do fóton com a função trabalho (Φ):
E elétron = hf – Φ
A característica de cada material é a função trabalho, que depende da ligação dos elétrons no material do efeito fotoelétrico. Para isso, existe uma tabela com valores de função trabalho para alguns metais, sendo em unidades de eV (elétrons-volts – cada eV equivale a 1,6.10-19 J):
- Sódio: 2,28;
- Cobalto: 3,90;
- Alumínio: 4,08;
- Cobre: 4,70
Aplicações do efeito fotoelétrico
A energia luminosa do efeito fotoelétrico se transforma em corrente elétrica. Assim, é possível fazer aplicações em diversos objetos e sistemas, como: televisões de LCD e plasma, painéis solares, iluminações urbanas, sistemas de alarmes, portas automáticas e aparelhos de controle do metrôs.
Ainda mais, o efeito de Compton também está relacionado com este fenômeno, visto que ocorre na diminuição de energia de um fóton quando entra em contato com um material.
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Fontes: Brasil Escola, Brasil Escola II e Toda Matéria
Imagens: Xwhos, Física Moderna, Àmbito, e G1
