Física - Ciência à Mão - USP

módulo vi - física moderna e contemporânea
for menor do que a necessária para “arrancar” o elétron, este não será emitido,
por mais tempo que a radiação incida sobre o corpo.
Considerando E a energia do fóton, E a energia cinética máxima
cin(max)
adquirida pelo elétron, W o trabalho realizado para “arrancar” o elétron do
material e h, a constante de Planck, obtemos daí a denominada equação
fotoelétrica de Einstein:
E = W + E cin(max) ⇒ h.f = W +
Esta equação permite esclarecer todos os fatos fundamentais relacionados
com o efeito fotoelétrico. A intensidade da luz, segundo Einstein, é proporcional
ao número de porções de energia contido no feixe luminoso e, por conseguinte,
determina o número de elétrons arrancados da superfície metálica.
A velocidade dos elétrons, conforme a equação acima, é dada apenas pela
freqüência da luz (f) e pelo trabalho (W). O trabalho necessário para arrancar
o elétron, depende da natureza do metal e da qualidade da sua superfície, e é
chamado de função trabalho. Observa-se ainda que a velocidade dos elétrons
não depende da intensidade da luz.
Para uma dada substância, o efeito fotoelétrico pode observar-se apenas
no caso de a freqüência f da luz ser superior ao valor mínimo, chamado de
freqüência de corte (f ). Convém reparar que para se poder arrancar um elé-
c
tron do metal, mesmo sem lhe comunicar energia cinética, é necessário realizar
a função trabalho W. Portanto, a energia de um quanta deve ser superior a
esse trabalho (h.f > W). A freqüência de corte (f ) tem o nome de limite verme-
c
lho do efeito fotoelétrico e calcula-se pela seguinte relação: f c = .
Como W depende de cada substância, a freqüência de corte (f c ) do efeito
fotoelétrico, também varia de substância para substância. Podemos citar como
exemplo o limite vermelho do zinco, que corresponde ao comprimento de
onda λ = 3,7.10 -7 m (radiação ultravioleta).
Fótons são partículas que não possuem massa, mas não existem fótons em repouso. Eles
têm apenas energia (E) e quantidade de movimento (Q) e só existem com a velocidade
da luz (c = 300.000 Km/s ou 3.10 8 m/s).
A massa de um elétron vale 9,109.10 -31 Kg, de um próton 1,672.10 -27 Kg e de um nêutron
1,674.10 -27 Kg.
Outra unidade muito utilizada para energia, principalmente quando se fala de energia
do elétron é o elétron-volt (eV), onde: 1 eV = 1,6.10 -19 J ou 1 J = 6,25.10 18 eV e podemos
obter a constante de Planck em eV.s: h = 6,63.10 -34 . 6,25.10 18 eV.s = 4,1.10 -15 eV.s .
PENSANDO
Assim como a luz foi “quantizada”, convém lembrar que a chuva também cai na Terra sob
a forma de gotas, ou seja, em quantidades pequenas e independentes. Assim, podemos
dizer que a água da chuva também é “quantizada”! Você já parou para pensar que
geralmente os sorvetes são vendidos em sorveterias de forma quantizada (1 bola, 2
bolas, 3 bolas, 4 bolas, etc.)? Valores como 2,34 bolas ou 4,98 bolas não são oferecidos
pelo vendedor.
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