1. O Efeito Fotoelétrico
O efeito fotoelétrico teve sua descoberta por
Henrich Hertz entre 1886 e 1887, onde era explicado
pela física clássica. Porém, com o passar do tempo e
complexidade do fenômeno esses conceitos não foram
suficientes para continuar a explica-lo, dando então
oportunidade para Albert Einstein descrevê-lo através
de conceitos modernos propostos pelo mesmo em 1905.
A quantização da energia foi uma das propostas de
Einstein, a qual pode ser considerada semelhante à de
Max Planck que em 1900 trabalhando em outro
experimento, chamado corpo negro, postulou que a
energia era discreta ou quantizada, ou seja, E = h.f,
onde h é uma constante, a qual em sua homenagem é chamada de constante de Planck que
equivale a 6,6 x 10-34 J.s e f a frequência da luz em questão.
Einstein defendia a tense de que para a ocorrência da ejeção imediata de elétrons da
superfície, a energia da radiação, ou seja, as ondas eletromagnéticas estariam concentradas
em pacotes, os chamados fótons e não distribuída sobre a onda, como previa o modelo
clássico. É interessante ressaltar que um fóton é um quantum, ou seja, partícula de energia
eletromagnética.
O efeito fotoelétrico de fato é quando a luz incide sobre a superfície de um metal, e
elétrons são emitidos por ela. Os elétrons arrancados do metal não saem todos com a
mesma energia. Suas energias são distribuídas entre um valor mínimo e um máximo.
Einstein afirma que a taxa de emissão de fotoelétrons é diretamente proporcional à
intensidade da luz incidente. Os fotoelétrons devem adquirir energia suficiente para serem
ejetados, para que não fiquem fixos na superfície de um metal.
2. A equação de Einstein na forma adequada para a verificação experimental:
E = hf – f.
Neste caso, E é dado em volts, h em ev.s (Eletro Volts x Segundo), f em Hz (Hertz).
A partir da sua equação, Einstein fez a seguinte proposta para ser verificada
experimentalmente: variando-se a frequência, n, da luz incidente e plotando-se E versus n,
obtêm-se uma reta, cujo coeficiente angular deve ser h/e. Este foi o primeiro experimento
que demonstrou a universalidade da constante de Planck. Isto é, h é uma constante
independente do material irradiado.
E baseado nessa experiência proposta por Albert Einstein foi que desenvolvemos o
nosso experimento.
Utilizamos os seguintes valores na tabela abaixo que corresponde ao material que
fora proposto à equipe: Mercúrio (Lâmpada de Arco), para gerar dados que posteriormente
será aproveitado na obtenção do gráfico.
Mercúrio (Lâmpada de Arco)
3126
3131
3650
4047
4358
4916
4960
5461
5770
5791
6152
6232*
* Obs.: Através da obtenção dos dados percebemos que o valor 6232 não ocorre à emissão
do fóton, por ser um valor alto comparado com os outros.
3. Segue abaixo os dados obtidos a partir da simulação do efeito fotoelétrico (mostrada
na figura abaixo)
Metal = Potássio
Comprimento de Onda Potencial Vo
3126 1.975
3131 1.969
3650 1.404
4047 1.07
4358 0.851
4916 0.528
4960 0.505
5461 0.275
5770 0.154
5791 0.146
6152 0.0194
Energia de arranque φ = -2.001
Constante de Planck h = 6.624.10-34 Js
4. Gráfico obtido a partir dos dados acima:
Calculamos a Energia de Arranque e a Constante de Planck a partir do gráfico obtido:
Obs.1: Através das nossas pesquisas, percebemos que energia de arranque dos elétrons do
metal, pode ser considerada como o valor obtido no gráfico do parâmetro b que fica na
parte superior da simulação.
Portanto:
A Energia de arranque φ = -2.001
Obs.2: Seguindo as nossas pesquisas, a inclinação da reta, pode ser tomada como base o
valor do parâmetro a (que fica na parte superior da simulação) e mede o cociente entre as
constantes fundamentais h/e, onde h é a constante de Planck e e é a carga do elétron.
5. Portanto:
h/e = 0.414
h = a.1.6.10-19 /1014 Js
h = (0.414.1.6. 10-19)/1014
h = 6.624.10-20 /1014
h = 6.624.10-34 Js (A nossa Constante de Planck a partir dos nossos dados)
Comparando o nosso valor encontrado com o verdadeiro valor da constante de
Planck que é de h = 6.63 10-34 Js, percebemos que os valores são praticamente idênticos,
apenas diferentes por questões de aproximação.
