É uma onda eletromagnética O que é a luz? É uma onda eletromagnética isto é, um conjunto de campo elétrico e campo magnético que são gerados por uma carga oscilante, cujas alterações se propagam pelo espaço

O que vimos no espectroscópio? Vimos que a luz se compõe de diferentes freqüências, cada uma associada a diferentes cores. Além dessas freqüências que podemos ver, há outras que não vemos como as ultravioletas, raios X, raios gama, infravermelhas, microondas, rádio, TV. Todas são ondas eletromagnéticas

Que tipo de espectro que vimos no espectroscópio? Espectros discretos e contínuos. Assim : A luz que vemos nem sempre é de uma freqüência única, mas sim uma mistura de diferentes freqüências .

Através da quantização de Bohr Como explicamos o fato dos materiais emitirem luz de apenas algumas freqüências e não de todas? Através da quantização de Bohr O elétron, quando ganha energia, salta de uma órbita menos energética para outra, ficando num estado excitado, para isso ele absorve uma certa quantidade de energia (quanta) .

Quando esse elétron volta para sua órbita normal, ele emite essa energia na forma de onda eletromagnética. Desse modo a freqüência que ele emite é dada por: ν = ΔE / h Explicamos assim a emissão e absorção da luz e portanto as cores dos materiais, através da onda eletromagnética e do átomo de Bohr.

Agora um novo efeito: Um cientista, que estudou e conseguiu produzir as ondas eletromagnéticas, chamado Heinrich Hertz, observou um fenômeno bastante interessante: Quando ele iluminava uma placa de metal, ela emitia elétrons, ou seja a luz fazia com que elétrons saltassem para fora do metal, como se tivessem evaporado. Denominamos de Efeito Fotoelétrico a emissão de elétrons de uma superfície, quando ela é iluminada por uma luz apropriada.

A primeira explicação que foi dada para esse fato, foi pensar que a onda luminosa aumentava a vibração dos elétrons até que eles se desprendessem do metal. Para isso acontecer, levaria um tempo, até que esses elétrons ampliassem sua vibração e conseguissem escapar do metal. Especialmente se a luz fosse fraca, isto é, de baixa intensidade.

Ao invés disso, o que se viu é que os elétrons eram ejetados imediatamente após a luz ser ligada. Os elétrons eram ejetados mesmo sob luz fraca. A única diferença é que com uma luz mais intensa um número maior de elétrons era ejetado.

Em 1902, Lenard, fez o seguinte experimento para verificar se os elétrons eram emitidos como previa a teoria ondulatória: M é uma placa de metal (catodo) Q é uma janela de quartzo por onde passa a luz. M está conectada ao contato S da resistência variável CD, ligada à bateria B F é um filtro que faz a luz ficar monocromática P é um eletrodo (anodo) conectado ao ponto do meio G da resistência CD A é um galvanômetro.

Principais resultados: O efeito fotoelétrico acontece só se a freqüência da luz incidente sobre o catodo M é maior que um certo valor característico do metal que compõe M . A energia cinética dos elétrons emitidos não depende da intensidade da luz incidente, mas depende da freqüência. A corrente máxima de saturação é proporcional à intensidade da luz. Nenhuma das previsões da teoria ondulatória da luz foram observadas no experimento de Lenard.

Alguns outros resultados experimentais não eram explicados pela teoria ondulatória da luz 1°. O tempo de atraso para a emissão dos elétrons não mudava se mudasse a intensidade da luz ou sua freqüência. De acordo com a teoria ondulatória, sob uma luz fraca, após algum atraso um elétron deveria acumular energia vibracional suficiente para sair “voando” da superfície do metal, enquanto sob uma luz forte ele deveria ser ejetado quase imediatamente.

2°. O efeito fotoelétrico, pela previsão clássica deveria ocorrer para qualquer freqüência da luz, desde que ela fosse intensa o bastante para dar a energia necessária, entretanto, o efeito era facilmente observado usando-se luz violeta ou ultravioleta, mas não quando se usava luz vermelha.

3° De acordo com a física Clássica a energia cinética dos elétrons deveria crescer ao se aumentar a intensidade do feixe luminoso. Porém, a energia máxima dos elétrons ejetados não era afetada pela intensidade da luz. Entretanto, havia indicações de que a energia dos elétrons realmente dependia da freqüência da luz.

Explicação para esses resultados: Einstein, em 1905 por essa explicação ele ganhou o prêmio Nobel. Vejamos o que ele disse: A luz, nessa situação, comporta-se como uma partícula. Cada partícula de luz, (fóton), tem energia Efóton = h. h = constante de Planck = 4,2 x 10-15 eVs. Essa notação é moderna, pois Einstein não utilizou a constante de Planck em seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico publicado em 1905.

Assim, Um fóton é completamente absorvido por cada elétron ejetado do metal. A absorção é um processo de “tudo ou nada”, e é imediato, de forma que não existe um atraso durante o qual se acumula a energia absorvida da onda. Ou seja, a luz seria um chuveiro de partículas chamadas fótons que carregam uma energia E = h ν.

Chamamos de função trabalho W, à energia necessária para retirar os elétrons de cada superfície. EC= h - W A energia dos elétroncs emitidos não depende da intensidade da luz, apenas de sua freqüência. Efóton > W  não há emissão do elétron (Ec não pode ser negativa)  para baixas freqüências não há Efeito Fotoelétrico. OBS.:intensidade da luz  quantidade de fótons.

O conceito de fóton também explica a emissão instantânea do elétron, uma vez que ele não precisa ficar absorvendo a luz da onda por um grande tempo; ele na realidade absorve de uma vez a energia do fóton. O número de fótons presentes num feixe luminoso controla o brilho do feixe todo, enquanto a freqüência da luz controla a energia de cada fóton individual.

A verificação experimental da explicação dada por Einstein para o efeito fotoelétrico foi realizada 11 anos após ter sido proposta, pelo físico norte-americano Robert Millikan. Curiosamente, Millikan gastou cerca de 10 anos tentando negar a teoria de Einstein do fóton apenas para se convencer de sua validade a partir dos resultados de seus próprios experimentos, o que lhe valeu um Prêmio Nobel.

Cada aspecto da interpretação de Einstein foi confirmado Cada aspecto da interpretação de Einstein foi confirmado. Incluindo a proporcionalidade direta entre a energia do fóton e a freqüência

A luz é onda eletromagnética E agora ? A luz é onda eletromagnética ou partícula ?