física moderna i

Física Moderna I Prof. Ubirajara Nevesprofessorbira.com

1terça-feira, 21 de agosto de 12

A síntese entre o eletromagnetismo e a luzFísica Moderna I


Uma carga elétrica em repouso gera,ao seu redor, um campo elétrico.


André-Marie Ampère (1775-1836)

A corrente elétrica geraum campo magnético.


Michael Faraday(1791-1867)

Um campo magnéticovariável induz

uma força eletromotriz.


James Clerk Maxwell(1831-1879)

Um campo elétricovariável induz um

campo magnético, eum campo magnético

variável induz umcampo elétrico.


James Clerk Maxwell(1831-1879)

Campos variáveispropagam-se peloespaço como uma

onda eletromagnética.


Heinrich Hertz(1857-1894)

Obteve em laboratório asondas eletromagnéticasprevistas por Maxwell.

Reforçou a hipóteseda natureza eletromagnética

da luz.


““A luz necessita de um meio para se propagar:

o éter.

Imaginemos que todo o universo esteja preenchidopor éter, cuja única propriedade é o

repouso absoluto.

James Clerk Maxwell


A constante de PlanckFísica Moderna I


Final do século XIX:“A Física já desvendou todos os mistérios da natureza.”


Max Planck(1858-1947)

Constante de PlanckElo entre a Física

Clássica e a FísicaModerna


Corpo negro:absorvente ideal (e emissor ideal) de calor.


A radiação do corpo negro está relacionadacom sua temperatura.

(séc. XIX)


A frequência é proporcional à quartapotência de sua temperatura.


Catástrofe do ultravioleta


A energia emitida por um corpo negroé proporcional a sua frequência.


A energia só pode ser irradiada ou absorvidaem quantidades múltiplas de hf.


“Qualquer ente físico com grau de liberdadecuja coordenada executa oscilações

harmônicas simples pode possuir apenasenergias totais que satisfaçam à relação

Princípio de

Equipartição deEnergia


Seja um pêndulo de massa 10g preso a um fio levede comprimento 10cm e oscilando com pequena

amplitude. Determine o valor das quantidades de energia em que a energia desse pêndulo varia.


Resolução na Lousa


O efeito fotoelétricoFísica Moderna I


Luz incidente

Elétron arrancado

Placa metálica


A energia cinética dos elétrons ao saltarem da placa é dada pela diferença entre a energia da radiação incidente (E) e a

função trabalho (W).

Função trabalho (W) é a energia necessária para fazer o elétron

saltar da placa.


Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=WO38qVDGgqw


http://www.youtube.com/watch?v=4bscKD7V0Vg

http://www.youtube.com/watch?v=4bscKD7V0Vg

http://b-nev.es/PdLWhj




Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=xlL_siyQtJI


http://www.youtube.com/watch?v=xlL_siyQtJI

http://www.youtube.com/watch?v=xlL_siyQtJI

Fotocélula


Células fotovoltaicas


(UNICAMP) O efeito fotoelétrico, cuja descrição por Albert Einstein está completando 100 anos em 2005, consiste na emissão de elétrons por um metal no qual incide um feixe de luz. No processo, “pacotes” bem

definidos de energia luminosa, chamados fótons, são absorvidos um a um pelos elétrons do metal. O valor da

energia de cada fóton é dado por Efóton = h⋅f, em queh = 4,0 ×10–15eV⋅s é chamada constante de Planck e f é a

frequência da luz incidente.


Um elétron só é emitido do interior de um metal se a energia do fóton absorvida for maior que uma energia mínima. Para os elétrons mais fracamente ligados ao

metal, essa energia mínima é chamada de função trabalho W e varia de metal para metal (ver tabela a seguir).

Considere c = 300 000km/s.

Metal W (eV)

césio 2,1

potássio 2,3

sódio 2,8


(a) Calcule a energia do fóton (em eV), quando o comprimento de onda da luz incidente for 5 ×10–7m.



(b) A luz de 5 ×10–7m é capaz de arrancar elétrons de quais dos metais apresentados na tabela?

Metal W (eV)

césio 2,1

potássio 2,3

sódio 2,8


(c) Qual será a energia cinética de elétrons emitidos pelo potássio, se o comprimento de onda da luz incidente for

3 ×10–7m? Considere os elétrons mais fracamente ligados do potássio e que a diferença entre a energia do fóton

absorvido e a função trabalho W é inteiramente convertida em energia cinética.



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