Física moderna: Efeito Fotoelétrico | Física

e aí olá pessoal agora é sobre efeito fotoelétrico para entender a solução do efeito porto alegre tem cinco meses entendeu o que que é o efeito fotoelétrico muito antes do item resolver a questão da feito alegra se conhecia há alguns anos o que que alguns metais quando se esse dia quando fazer a bater uma determinada a luz e determinada frequência nesses metais tá esses metais eng tavam elétrons é como se a luz estivesse arrancando elétrons do metal esses elétrons eram chamados foram chamados de fotoelétrons os elétrons arrancados pela luz então basicamente o efeito fotoelétrico consiste

na emissão de elétrons por um metal quando esse metal é irradiado por luz por um por radiação eletromagnética de uma determinada frequência tá mais uma vez a teoria clássica é inexplicável o efeito fotoelétrico tá e vamos entender aonde que a teoria clássica tava falhando e explicar o efeito fotoelétrico porque isso é perguntado nas questões de física moderna tu sempre vai ter que saber em física moderna aonde que a física clássica falhava va&e como que a física moderna veio para solucionar o problema tá bom que que os caras observavam e vamo pegar aqui o nosso vamos

começar por aqui a gente tem um metal de uma determinada uma determinado material uma placa metálica a e eu tô incidindo sobre esse metal a luz e o reinado a frequência eu botei assim essa luz meio avermelhada tá e depois eu botei um vermelho mais forte a só para indicar que o brilho da luz aumentou tá bom o brilho da luz aumento mas a cor a frequência continuar mental que eu tenho até dar 11 e botar a mesma cor aqui aqui está emitindo radiação de uma determinada frequência f tá quê que os caras observados o

que essa frequência aqueles eles iluminavam a o metal com luz de entrada frequência fótons de baixa frequência começava com uma frequência baixa tá e não arrancava elétrons não arrancaram a teoria clássica segundo a teoria clássica dizer que deveria arrancar tu deixasse tempo suficiente não importando a frequência da luz os elétrons seriam arrancados aí o que que eles faziam eles mantinham a frequência do da radiação mantinham a cor digamos assim mas aumentavam o brilho aumentado a intensidade para sua mãe que eu vou mandar mais luz se não tamos conseguindo arrancar vamos aumentar o brilho vamos aumentar

a intensidade e mesmo assim a placa não tinha os seus elétrons arrancados tá a porta não tinha o seu direto lá no caso aí e o que que eles faziam eles aumentavam a frequência da vamos tomar outra cor vamos uma cor aí mais azulada tá eles aumentavam a frequência e aí conforme eles aumentavam a frequência e eles percebiam que a partir de uma certa frequência a partir de uma frequência mínima essa frequência mínima vamos chamar que eu vou destacar essa frequência mínima a gente vai usar bastante esse tema é a chamada frequência de corte ah

tá esse número aí você tem vai aparecer bastante é importante a partir de uma frequência mínima a luz passava arrancar elétrons então era assim tinha uma frequência mínima para acontecer tá pela teoria clássica não deveria ter frequência mínima qualquer frequência deveria arrancar elétrons aí os caras são problemas para explicar isso ok aí olha só aumentando a intensidade eu tô na frequência eu tomo uma frequência que já arrancar elétrons nessa frequência se aumentasse o brilho o que surpreendentemente acontecia é que aumentavam o número de fotos aumentado pela aumentava o número de elétrons arrancados está escrito ali

eu falei errado tá então beleza conseguimos arrancar elétrons conseguimos chegar na frequência mínima para arrancar elétrons a partir daí se eu aumentar o brilho da luz olá pessoal frequência mantém a mesma cor seu aumentar o brilho da luz eu vou aumentar o número de elétrons arrancados tá bom isso era o que eles sabiam é o que eles observavam o experimento mas eles não sabiam explicar por que que tinha essa ideia aí de frequência mínima por que que não era qualquer frequência karankawa e por que que aumentando o brilho aumentava o número de elétrons é quando

não arrancava aumentar o bruno fazer feito nenhum quando arrancava aumentar o brilho aumentava o número de lados aí vem o wi-fi inspirado pela ideia da contestação do planck tá pelo pacote de energia do planck e fala o seguinte primeira coisa que ele fala o seguinte olha pessoal eu sei que faz é mais um século que a gente sabe que a luz é uma onda até então a luz é uma onda mas eu só vou explicar esse fenômeno se eu considerar que a luz é uma parte então diz no aisten chegou aí sem fala aqui ó

ó faltou essa de doenças chego ainstein e fala geral o galera seguinte a luz para explicar o efeito fotoelétrico eu tenho que concertar que a luz é uma partícula ah ah ah e essa partícula de luz western chamou de botton o que é o pacote de energia do tanque a wise tem pegou a ideia do playkids olha só esse negócio de pacote aí que o cliente chamou de quanta de energia de pacote de energia na verdade isso é uma partícula de luz é uma partícula de radiação eletromagnética que eu estou chamando de foto ok este

foto carrega uma energia o que é diretamente proporcional só frequência conforme a gente deu lá na solução do planck para o problema do corpo negro tá seu aumentar a frequência do fóton e o aumento a energia que ele transporta o aumento energia do pacote isso é importante para entender o efeito fotoelétrico tá então isso aparece bastante em questão tapar o sol na explicação do efeito fotoeléctrico a luz é considerada uma partícula chamada teoria corpuscular da luz porque a luz é um corpúsculo é um corpinho bem pequenininho a partir com a muito pequenininho tá é muito

bem aí para entender por que que tem uma frequência mínima por que que tem uma frequência mínima a gente tem que entender o conceito a disfunção trabalho wysen definiu o conceito de função trabalho o que é basicamente eu aí na no material eu uso função trabalho e como etezinho tá e a função trabalho é a energia a energia a energia mínima é para arrancar um elétron em oi e eu sou energia mínima e essa função trabalho é uma propriedade do material tá então a função trabalho depende é uma característica do material se for uma placa

de alumínio se forma a placa de cinco de chumbo enfim tá depende do metal em questão é basicamente é o seguinte quanto maior a função trabalho mais difícil é de arrancar elétrons do do material então imagina que a gente tem a placa metálica lá nós temos a placa metálica e a e eu vou representar o único elétron essa placa metálica o único data oi tá aqui eu vou dizer que a função trabalho dele eu não vou dar nem unidade tá eu vou dar só um número absoluto a energia mínima que ele exigir para arrancar um

elétron é 10 10 unidades eu voltasse até as unidades de energia se jaules elétron-volt não importa é dessa pois bem eu mando para essa placa um fóton de energia um foto de uma partícula de luz sakura que não vai dar aí eu mando uma partícula de luz eu mandei um fóton para placa ah tá e vou dizer que a energia do fóton e é oito unidades de energia este foto não tem energia suficiente para arrancar um elétron e aí o elétron simplesmente vai ignorar o foto eles não vão interagir olha só o eletro tá lá

de bossa né tô aqui no meu metal tô tranquilaço todos ainda não tô no metal de boa eu saio daqui por 10 se tu me der 10 unidades a energia isso tu me delas energia o topo embora eu toco ser arrancado do metal aí vem um foto lá e chega com oito e fala elétron não quer sair por 8 e o elétron falar nem ferrando eu só saio por dessa e aí eu faltam falar então falou vou passar e eles não interagem não há interação não a absorção o elétron não absorve essa energia chega o

próximo foto se ele não tem a n a mínima praça do carmo elétron ó eu saio por 10 quanto tem aí aí eu não tenho dessa então vaza não quero saber de ti tá essa é a ideia por trás da frequência mínima e essa ideia por trás da frequência mínima porque como a energia do fóton é depende da frequência existe uma frequência mínima que é a frequência de corte para que tenha energia suficiente para que tem uma energia mínima e que cor responda a função trabalho e quando o elétrico perdão zero quando foto tiveram uma

frequência mínima necessária que vai conferir a ele a energia mínima necessária para arrancar o elétron ele vai conseguir arrancar tá então essa é a ideia por trás da frequência de corte o fóton só consegue arrancar um elétron se ele carregar a energia no mínimo igual a função trabalho tá então a energia mínima para ficar um elétron aqui ó pega essa ideia e expoente e a energia do fóton para arrancar um elétron e a energia do fóton tem que ser no mínimo igual a função trabalho do metal que ele tá tentando arrancar e se chegar lá

um fóton com 10 de energia no nosso exemplo ali já chegou foto com 10 energia aí o elétron vai falar beleza vou embora agora eu toco sair tu tem um mínimo necessário para mim arrancar eu vaso contigo aqui do metal tá vamos entender essa ideia do número de fotos e do ponto de vista de partículas do ponto de vista entende a frequência de corte tá entendi porque que tem uma frequência mínima para arrancar agora vamos entender porque que o brilho às vezes não não tem nenhuma influência e por que que o brilho pode significar aumento

do número de elétrons bom do ponto de vista de partícula do ponto de vista de fótons aumentar o brilho pessoal vamos até voltar aqui e completar aqui ó ó aumentar o brilho significa + fótons mas não adianta tu ter mais fotos que não tenha energia mínima necessária o que tá acontecendo nesse exemplo aqui ó que eu tô destacando nesse exemplo aqui e eu tô mandando uma luz com mais brilho ou seja eu tô mandando mais fotos que não tem a energia mínima para arrancar então não adianta mandar mais fotos que os elétrons vão ignorar esses

fotos e não vão arrancar não vão ser arrancados agora se chega um caso aqui o que eu consegui a energia mínima a beleza agora os meus fotos tem a energia mínima pode até mais né eles têm a energia mínima bom agora se eu mandar mais fotos é aumentar o brilho significa mais fotos cada foto arranca um elétron se eu tenho mais fotos eu tenho mais elétrons arrancados tranquilo então eu entendi aí o que que a frequência de corte e eu entendi porque que o brilho só tem uma influência a partir da frequência de corte antes

da frequência de corte não adianta mexendo o brilho tá bom vamos chegar a equação do einstein e para prefeito de porto alegre a é bom antes de botar o desenho vamos vamos pegar vamos voltar com o exemplo aqui ó vou voltar com esse exemplo aqui imagina agora é a que eu vou mandar um fóton que em vez de ter energia 8 se lembra e o meu elétron desse metal aqui dessa placa do meu exemplo exige no mínimo dessa tá no exemplo aí ele exige no mínimo 10 tá aqui unidade energia qualquer maldade hipotética e se

eu mandar exatamente dessa o arrancou arrancou ali ó da certeiro taca taca usou os 10 o botão o sou toda sua energia para arrancar se o fórum tem dessa energia o faltam usa toda sua energia para arrancar agora vamos supor o que o foto tem mais do que 10 vamos supor que o foto não tem 12 de energia e o que que vai acontecer com essa energia excedente vai acontecer que eu vou fazer assim ó eu vou pegar a energia do fóton né vou pegar a energia do foto ou menos a energia e da função

trabalho né menos a com seu trabalho isso vai dar a 12 - 10 o meu exemplo isso vai dar dois e esse excedente de energia esse excedente de energia vira energia cinética do elétron arrancado pô o que que acontece quanto mais energia tem um fóton mais energia vai ter o elétron quando for arrancado então eu posso dizer o seguinte aí eu chego na equação da efeito fotoelétrico a energia cinética a do elétron arrancado e a energia do fóton ou menos a função trabalho e essa é a equação do efeito fotoelétrico o ou seja aquilo que

ultrapassar é energia da função trabalho aquilo que for a mais aquilo que for excedente da função trabalho vai vir a energia cinética tá e quando a gente fala de frequência de corte a frequência de corte pessoal é a energia mínima para arrancar a frequência de corte é quando tu usa tudo para arrancar ou seja a energia cinética vai ser zero o foto não tinha exatamente a função trabalho de energia não sobrou nada para se net você já bota zero nessa equação aqui vai ficar zero igual a energia do fóton ou menos função trabalho ou seja

a nova de camento ali na frequência de corte a condição a condição decote é que a energia do fóton seja exatamente igual a função trabalho quem exatamente a relação que tinha escrito lá em cima com a energia mínima para arrancar a energia do fóton tem que ser igual a função trabalho tá e é isso que tá mostrando o último desenho é do nosso e o nosso slide aqui ó o último diagrama pode ver que eu aumentei a frequência o número de voltinha sac o indica claramente que eu aumentei a frequência tá eu não mudei a

cor mas eu aumentei a frequência ao seu aumentei a frequência aumentando a energia do fóton ao que está escrito que talvez não dê para ler né e aumentando a energia do fóton frequência aumentar a energia significa aumentar a frequência aumenta a energia cinética do eletrônica tá então agora a gente vai aplicar e esses conceitos do efeito fotoelétrico em questões mas a teoria era isso pessoal questão de exemplo sobre o efeito fotoelétrico em 1905 a e sem propôs uma teoria simples e revolucionária para explicar o efeito fotoelétrico a qual considera que a luz é constituída por

partículas sem massa chamada de fotos cada foto não carrega uma energia dada por hf onde h = 4,1 vezes 10 a menos 15 eletrons-volts por segundo a constante de planck tá com valor diferente nessa não sabe porque ela tá em eletrons-volts ela não está em jales e a essa é a frequência da luz aí se relacionou a energia cinética aí com que o elétron emerge da superfície do material a frequência da luz que incide sobre ele oi e a função trabalho w através da equação é igual a w mentais a função trabalho w corresponde a

energia necessária para um elétron ser ejetado do material é uma experiência realizada com elementos potássio chumbo e platina deseja obter o efeito fotoelétrico fazendo incidir a radiação eletromagnética de mesma frequência sobre cada um desses elementos um dado que os valores da função trabalho para esses elementos são do potássio 2,8 chumbo 4,8 da platina 6,3 eletrons-volts é correto afirmar que o efeito fotoelétrico será observado nos três elementos na frequência de sol olha só eu quero uma uma frequência que arranque dos três então o critério ou mais difícil se arrancado mais difícil vai arrancar dos outros o

mais difícil de arrancar é aquele que tem maior função trabalho portanto é a platina a platina é um metal aí com mais com maior função trabalho lembra aqui a a frequência mínima tá a deve tá escrito na parte a frequência mínima para arrancar é quando a energia cinética é zero e portanto a bom dia do fóton é exatamente igual a função trabalho é que aqui chamou de w é a gente nossas aulas chamou de et energia da função trabalho tá lembra frequência de cortes e calcula com essa equação a energia do fóton é exatamente igual

a função trabalho não sobrou nada para energia estética porque energia cinética vai ser 0 na equação do efeito fotoelétrico tá ok bom ele quer a frequência então vou pegar aqui a energia do fóton eu sei que a energia do fóton é constante de planck vezes frequência então só que vai ficar assim ó constante de planck vezes frequência tem que ser igual a função trabalho e ele falou anunciado quem eletrons-volts a constante de planck a 4,1 vezes 10 na menos 15 então 4,1 x10 - 15 a frequência eu tô calculando e a função trabalho maior das

três s 6,3 eletrons-volts 6,3 então vai dar que a frequência de corte f é o 6,3 / 4,1 às vezes 10 na - 15 o casal 6,3 / 4,16 dividido por 4 é um e-mail então isso é aproximadamente 1,5 tá 1,5 e alguns quebrados aí dá um 1,53 tá a na verdade para ser exato vezes 10 na o menos 15 passa para cima trocando o sinal positivo então 1,53 x 10 15 reps este é o valor da frequência mínima para arrancar o gabarito qual é o valor mais perto de 1,53 ele nenhuma foi meio grosseiro

no arredondamento aqui né é 1,6 tá e esse é o gabarito a resolução tá completa para ti aí na tela e era isso que estava