domingo, novembro 13, 2011

Física Quântica para todos! (2)


Por Eliane P. Serra Xavier

Efeito Fotoelétrico - Fótons

Por volta de 1905 Einstein usou a ideia de Planck, da
energia quantizada, para explicar o chamado Efeito Fotoelétrico. Trabalho pelo
qual ele ganhou o premio Nobel em 1921.

O Efeito Fotoelétrico é um fenômeno que ocorre quando incidimos luz sobre
uma superfície de metal e elétrons, ao serem estimulados pela luz, pulam
para fora do metal. No seu artigo Einstein propunha que a luz ao incidir sobre
a superfície de metal tinha sua energia absorvida pelos elétrons em forma
de partículas, ou seja, em forma de pacotinhos de energia. Sendo assim cada
elétron que capturasse um pacotinho, desde que o pacotinho tivesse a energia
necessária, ele pularia para fora da placa de metal.

Efeito Fotoelétrico

O que seria ”ter a energia necessária”?
Cada tipo de onda eletromagnética, a luz visível, as ondas de
rádio, TV, celulares, raios X, microondas, etc., cada onda tem uma específica
frequência de vibração. Frequencia da onda é o número de vezes que a onda
oscila num determinado intervalo de tempo. Quando medimos a frequência
de uma onda em Hertz, por exemplo, estamos dizendo quantas vezes a onda
oscila em um segundo. Voltando ao efeito fotoelétrico, dependendo então da
frequência da onda eletromagnética que incidia sobre a placa de metal, seus
fótons carregavam uma quantidade específica de energia que é proporcional
a sua frequência. Assim sendo, se a onda tivesse uma frequência de oscilação
alta o suficiente para que seus pacotinhos de energia – os fótons - tivessem
a energia necessária para que o elétron pulasse do metal, o efeito ocorria. Se
a luz (onda eletromagnética) que incide sobre o metal tivesse uma vibração
(uma freqüência) muito baixa, o efeito deixava de ocorrer, mesmo que a luz
ficasse incidindo por um tempo indeterminado.

E = h. v
Energia do fóton = constante de Planck x frequencia da onda


O fóton da luz azul tem mais energia que o fóton da luz vermelha, por exemplo, pois a luz azul tem uma frequência de vibração maior que a luz vermelha.

Este modelo de Einstein satisfez totalmente a necessidade de explicação do
fenômeno, e abriu uma discussão importantíssima na física moderna! Será que
se a radiação eletromagnética, como a luz do sol, por exemplo, que sempre
foi vista pela ciência como ondas eletromagnéticas e que agora também são
conhecidas como pequenas partículas de energia, os quanta, será que isso
então não nos levaria a hipótese contrária, ou seja, não poderiam também as
partículas serem ondas ?!

*** no próximo post: Física Quântica para todos! (3) - Esta foi a proposta colocada pelo físico francês Louis de Broglie. De Broglie propôs a tese de que o elétron, até então conhecido como partícula, poderia apresentar também o comportamento ondulatório! Que estranho! Que bizarro
isto! Mas para o espanto de toda a comunidade científica, foi isto mesmo que
foi observado ao montarem o famoso experimento da “fenda dupla”. Bem,
mas isto já é assunto para outro artigo.

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