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Efeito Fotoelétrico
Efeito Fotoelétrico
FÍSICA MODERNA MENU DE NAVEGAÇÃOClique em um item abaixo para iniciar a apresentação
Aplicação Prática Aplicação Prática
Energia e Quantidade de Movimento de um Fóton
Energia e Quantidade de Movimento de um Fóton
Natureza Dual da Luz Natureza Dual da Luz
Modelo Atômico de Bohr Modelo Atômico de Bohr
RADIOATVIDADE RADIOATVIDADE
Célula Fotoelétrica
Célula Fotoelétrica
Átomo de Hidrogênio
Átomo de Hidrogênio
Energia Absorvida ou Emitida
Energia Absorvida ou Emitida
Certos metais, ao sofrerem a incidência de um feixe luminoso originam a emissão de elétrons.
Placa metálica
EFEITO FOTOELÉTRICOEFEITO FOTOELÉTRICO
Luz incidente
© elétron
e ee ee e
ee e e e
e
LuzLuz
• Efeito Fotoelétrico• Efeito Fotoelétrico
Para cada material existe uma freqüência mínimafreqüência mínima de luz, chamada freqüência limiar para que os elétrons sejam arrancados.
fóton©f1
E1
I1
f2
E2
I2
f1 < f2
E1 < E2
I1 = I2
f1 < f2
E1 < E2
I1 = I2
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
O elétron não foi arrancado.
O elétron não foi arrancado.
Para se poder arrancar Para se poder arrancar um elétron do metal é um elétron do metal é necessário realizar o necessário realizar o trabalho de arranque Wtrabalho de arranque W. . Portanto, a energia de um Portanto, a energia de um quantumquantum deve ser superior deve ser superior a este trabalho.a este trabalho.
Para se poder arrancar Para se poder arrancar um elétron do metal é um elétron do metal é necessário realizar o necessário realizar o trabalho de arranque Wtrabalho de arranque W. . Portanto, a energia de um Portanto, a energia de um quantumquantum deve ser superior deve ser superior a este trabalho.a este trabalho.
E
F
E = 30 JE = 10 J
• Efeito Fotoelétrico• Efeito Fotoelétrico
A energiaenergia dos elétrons é diretamente proporcional a freqüênciafreqüência da luz incidente, não dependendo da intensidade da mesma.
© f2
E2
I2
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
f3
E3
I3
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
©
f2 < f3
E2 < E3
I2 = I3
f2 < f3
E2 < E3
I2 = I3
• Efeito Fotoelétrico• Efeito Fotoelétrico
O número de elétronsnúmero de elétrons arrancados depende da intensidadeintensidade da luz incidente, não dependendo da energia ou freqüência da mesma.
f3
E3
I3
©
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
© © ©
f3 = f4
E3 = E4
I3 < I4
f3 = f4
E3 = E4
I3 < I4
f4
E4
I4
OBS.:OBS.:
E ELÉTRONS ff no ELÉTRONS II
E ELÉTRONS ff no ELÉTRONS II
Aplicação prática do Efeito FotoelétricoAplicação prática do Efeito Fotoelétrico
• CÉLULA FOTOELÉTRICA• CÉLULA FOTOELÉTRICA
É um dispositivo que transforma energia luminosa em energia elétrica.
© © ©
+ + +
i
+ + +
Aplicação prática do Efeito FotoelétricoAplicação prática do Efeito Fotoelétrico
• RELÉ FOTOELÉTRICO• RELÉ FOTOELÉTRICO
VV = 110 V
NOITE
VV = 110 VVV = 110 V
DIA
O efeito fotoelétrico O efeito fotoelétrico mostra o caráter mostra o caráter corpuscular da luz.corpuscular da luz.
O efeito fotoelétrico O efeito fotoelétrico mostra o caráter mostra o caráter corpuscular da luz.corpuscular da luz.
Energia e Quantidade de Movimento de um Fóton
Energia e Quantidade de Movimento de um Fóton
De acordo com Marx PlanckMarx Planck, físico que formulou a teoria quântica, cada fótonfóton (quantum) transporta energia proporcional a freqüência da onda.
E = h x f h = constante de Plank
E = m x c2
EQUAÇÃO DE EINSTEINEQUAÇÃO DE EINSTEINEQUAÇÃO DE EINSTEINEQUAÇÃO DE EINSTEIN
c = velocidade da luz no vácuo
m = massac = 3 x 108 m/s
h = 6,6 x 10-34
m m .. cc22 = h = h .. f f
m m .. c c .. c = h c = h .. f f
Q Q .. c = h c = h .. f f
m m .. cc22 = h = h .. f f
m m .. c c .. c = h c = h .. f f
Q Q .. c = h c = h .. f f
QQ = =
h h .. f f
cc
QQ = =
h h .. f f
cc
QQ = =
h h .. f f
. . ff
QQ = =
h h .. f f
. . ff
QQ = =
h h
= = h h
Energia e Quantidade de
Movimento de um Fóton
Energia e Quantidade de
Movimento de um Fóton m m .. cc22 = h = h .. f f
m m .. c c .. c = h c = h .. f f
Q Q .. c = h c = h .. F F
m m .. cc22 = h = h .. f f
m m .. c c .. c = h c = h .. f f
Q Q .. c = h c = h .. F FQQ
= = h h .. f f
ccQQ
= = h h .. f f
. . ffQQ
= = h h
Q = quantidade de movimento
ou momento linear.
IMPORTANTE !
Q
EE ff
QQ ff
E E 11
Q Q 11
NATUREZA DUAL DA LUZNATUREZA DUAL DA LUZ
• DUALIDADE DE ONDA - PARTÍCULA • DUALIDADE DE ONDA - PARTÍCULA
Em determinados fenômenos a luz se compara como se tivesse natureza ondulatória e em outros, natureza de
partícula e daí incidir na superfície de um metal, provocando a emissão de fotoelétrons.
Em determinados fenômenos a luz se compara como se tivesse natureza ondulatória e em outros, natureza de
partícula e daí incidir na superfície de um metal, provocando a emissão de fotoelétrons.
Modernamente as teorias físicas propõem para a luz tanto natureza ondulatória (onda eletromagnética) quanto
a natureza corpuscular (fóton).
Modernamente as teorias físicas propõem para a luz tanto natureza ondulatória (onda eletromagnética) quanto
a natureza corpuscular (fóton).
MODELO ATÔMICO de BOHR
MODELO ATÔMICO de BOHR
Os elétrons descrevem ao redor do núcleo órbitas circulares com energia fixa, são as chamadas órbitas estacionárias.
Os elétrons descrevem ao redor do núcleo órbitas circulares com energia fixa, são as chamadas órbitas estacionárias.
Nas órbitas estacionárias os elétrons não emitem energia.
Nas órbitas estacionárias os elétrons não emitem energia.
Quando um elétron recebe energia ele muda de órbita, afastando-se do núcleo. Na volta à órbita original, essa energia é devolvida ao meio.
Quando um elétron recebe energia ele muda de órbita, afastando-se do núcleo. Na volta à órbita original, essa energia é devolvida ao meio.
1
2
3
•ÁTOMO DE HIDROGÊNIO•ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
E = - 13,6 eV
E = - 3,4 eV
E = - 1,5 eV
E = - 0,7 eV
Núcleo
1HH1,00Hidrogênio
1HH1,00Hidrogênio
ÓrbitasEstacionárias
n = 1n = 1
n = 2n = 2
n = 3n = 3
n = 4n = 4
1 eV = 1,6 x 10-19 j
e
Energia fixa das órbitas
ee
eee
Nas órbitas estacionárias os
elétrons não emitem energia.
Nas órbitas estacionárias os
elétrons não emitem energia.
e
Afastando-seAfastando-se do do núcleo o elétron núcleo o elétron absorveabsorve energia energia
(recebe) (recebe)
Afastando-seAfastando-se do do núcleo o elétron núcleo o elétron absorveabsorve energia energia
(recebe) (recebe)
ABSORVEABSORVEenergiaenergia
eeeeeeeeeeeVoltando Voltando à à
órbita original o órbita original o élétron élétron emiteemite
energiaenergia
Voltando Voltando à à órbita original o órbita original o élétron élétron emiteemite
energiaenergia
EMITEEMITEenergiaenergia
•ENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDA•ENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDA
E = - 13,6 eV
E = - 3,4 eV
E = - 1,5 eV
E = - 0,7 eV
Núcleo
1HH1,00Hidrogênio
1HH1,00Hidrogênio
n = 1n = 1
n = 2n = 2
n = 3n = 3
n = 4n = 4
eeeeee
e
ee
e
e
EMITEEMITEenergiaenergia
EEEmitidaEmitida = E = EFinalFinal - E - EInicialInicial
E = E = - 1,5 -- ( (- 0,7))E = - 1,5 + 0,7E = - 1,5 + 0,7
E = E = -- 0,8 eV 0,8 eV
EERecebidaRecebida = E = EFinalFinal - E - EInicialInicial
E = E = - 3,4 -- ( (-13,6))E = - 3,4 + 13,6E = - 3,4 + 13,6
E = E = ++ 10,2 eV 10,2 eVABSORVEABSORVE
energiaenergia
e