Efeito fotoelétrico

O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico, quando exposto a uma radiação eletromagnética (como a luz) de frequência suficientemente alta, que depende do material.

Ele pode ser observado quando a luz incide numa placa de metal, literalmente arrancando elétrons da placa.

Os elétrons que giram à volta do núcleo são aí mantidos por forças de atração. Se a estes for fornecida energia suficiente, eles abandonarão as suas órbitas.

O efeito fotoelétrico implica que, normalmente sobre metais, se faça incidir um feixe de radiação com energia superior à energia de remoção dos elétrons do metal

provocando a sua saída das órbitas: sem energia cinética (se a energia da radiação for igual à energia de remoção) ou com energia cinética, se a energia da radiação exceder a energia de remoção do elétrons.

Quando ocorre? O efeito fotoelétrico ocorre quando uma placa metálica é exposta a uma radiação eletromagnética de frequência alta, por exemplo, um feixe de luz, e este arranca elétrons da placa metálica. O efeito fotoelétrico parece simples, mas intrigou bastantes cientistas, só em 1905 Einstein explicou devidamente este efeito e com isso ganhou o Prêmio Nobel.

Uma das dúvidas que se tinha a respeito era que quanto mais se diminuía a intensidade do feixe de luz o efeito ia desaparecendo e a respeito da frequência da fonte luminosa também intrigava muito os cientistas,

pois ao reduzir a frequência da fonte abaixo de um certo valor o efeito desaparecia (chamado de frequência de corte), ou seja, para frequências abaixo deste valor independentemente de qualquer que fosse a intensidade, não implicava na saída de nenhum único elétron que fosse da placa metálica.

Mais tarde Einstein com a teoria dos fótons explicou que, a intensidade de luz é proporcional ao número de fótons e que como consequência determina o número de elétrons a serem arrancados da superfície da placa metálica e,

quanto maior a frequência maior é a energia adquirida pelos elétrons assim eles saem da placa e abaixo da frequência de corte, os elétrons não recebem nenhum tipo de energia, assim não saem da placa.

Como e quando se descobrio? quando Heinrich Hertz, em 1887, investigava a natureza eletromagnética da luz. Estudando a produção de descargas elétricas entre duas superfícies de metal em potenciais diferentes, ele observou que uma faísca proveniente de uma superfície gerava uma faísca secundária na outra.

Como esta era difícil de ser visualizada, Hertz construiu uma proteção sobre o sistema para evitar a dispersão da luz. No entanto, isto causou uma diminuição da faísca secundária. Na seqüência dos seus experimentos ele constatou que o fenômeno não era de natureza eletrostática, pois não havia diferença se a proteção era feita de material condutor ou isolante.

Após uma série de experiências, Hertz, confirmou o seu palpite de que a luz poderia gerar faíscas. Também chegou à conclusão que o fenômeno deveria ser devido apenas à luz ultravioleta.

Dois anos após a descoberta de Hertz, Thomson postulou que o efeito fotoelétrico consistia na emissão de elétrons. Para prová-lo, demonstrou experimentalmente que o valor de e/m das partículas emitidas no efeito fotoelétrico era o mesmo que para os elétrons associados aos raios catódicos.

Também concluiu que esta carga é da mesma ordem que a carga adquirida pelo átomo de hidrogênio na eletrólise de soluções. O valor de e encontrado por ele (6,8 x esu) encontra-se muito perto do aceito atualmente ( 4,77 x esu ou 1,60x10-19 C).

Se a luz fosse simplesmente um fenomeno do tipo onda, entao aumentando a intensidade e por conseguinte aumentado a energia total caindo sobre a superficie seria esperado que eventualmente isso provesse energia suficiente para liberar eletrons.

As celulas solares e a os diodes sensiveis a luz usam efeitos fotoeletricos. Eles absorvem fotons da luz e colocam a energia nos eletrons, criando corrente eletrica.