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Carlos Corrêa Departamento de Química (FCUP) Centro de Investigação em Química (CIQ) Universidade do Porto.

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1 Carlos Corrêa Departamento de Química (FCUP) Centro de Investigação em Química (CIQ) Universidade do Porto

2 E = h E cin = ½ mv 2 E cin = h - E rem Metal Efeito fotoeléctrico Quando a radiação electromagnética incide sobre a superfície de certos metais, os átomos metálicos podem emitir electrões. Os electrões ejectados podem ter diferentes velocidades. Se a energia necessária para remover um electrão da superfície do metal for E rem, a energia cinética, E cin, do electrão será:

3 A energia cinética do electrão, E cin, depende da energia fornecida pela radiação, h, e da energia gasta na extracção do electrão, E rem, que é característica do metal. E cin = h - E rem Conclusão: nem todas as radiações, nem todos os metais, podem originar o efeito fotoeléctrico, pois h deve ser maior que E rem. Vamos analisar o efeito fotoeléctrico com o sódio, utilizando radiações de diferentes cores (diferentes frequências, ), utilizando o seguinte dispositivo:

4 Luz vermelha = 650 nm Luz verde = 500 nm Luz violeta = 415 nm A energia do fotão de luz vermelha é insuficiente para extrair um electrão da superfície de uma lâmina do sódio (energia de remoção do electrão = 3,78 x J). Vácuo Transparente G Sódio +–

5 Comprimentos de onda, frequências e energias das radiações - CONVERSOR da NASA no sítio: L U ZComp. de onda / nm Frequência / s -1 Energia / J Violeta4157,22 x ,78 x Verde5005,99 x ,97 x Vermelha6504,61 x ,06 x E cin / J Não remove 1,00 x ,19 x Energia cinética máxima do electrão removido (E cin ) da superfície do sódio metálico: Energia do fotão = 3,78 x (E rem )

6 V (ddp variável) G +– Vácuo I (Intensidade da corrente) Quando V se torna positivo, os electrões perdem velocidade e a intensidade da corrente, I, diminui (o campo eléctrico criado vai-se opondo cada vez mais ao movimento dos electrões). Para V < 0 a intensidade da corrente, I, é constante. Quando V = V 0, deixa de passar corrente (não há efeito fotoeléctrico): ½ mv 2 = V 0 e ou seja, a energia cinética máxima é insuficiente para vencer o campo eléctrico. Como se mede a energia de remoção? De E cin = h - E rem vem V 0 e = h - E rem ou seja E rem = h - V o e +– h e = carga do electrão

7 Declive = h o de B o de A v v v v v v v v Metal A v v v v v v v v Metal B Frequência, V 0 e = E cin máxima Para cada metal, há um valor mínimo da frequência, o, para que possa ocorrer a saída de electrões do metal. h = E rem + E cin h = E rem Para E cin = 0 0

8 Qual o efeito da intensidade da radiação (proporcional ao número de fotões)? SÓDIO Maior intensidade da radiação. A energia cinética máxima dos electrões ejectados não depende da intensidade da radiação; depende somente da energia de cada fotão, ou seja, da correspondente frequência. Maior número de fotões SÓDIO Maior número de electrões E cin = A Cada fotão interactua com um só electrão. O número de fotoelectrões produzidos é proporcional à intensidade da radiação.

9 SÓDIO Não há remoção de electrões, qualquer que seja a intensidade da radiação vermelha. A energia de um fotão de luz vermelha (3,06 x J) é inferior à energia necessária para remover um electrão de um átomo de sódio (3,78 x J). Maior número de fotões A energia cinética máxima dos electrões ejectados não depende da intensidade da radiação; depende somente da energia de cada fotão, ou seja, da frequência. Não sai qualquer electrão

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