Efeito Fotoelétrico

Qualidade da luz

Ao longo dos tempos o ser humano e os animais evoluíram de forma a ter uma sensibilidade maior para a luz visível. O estudo dos fenômenos ópticos é fascinante, pois os variados tipos de imagens podem trazer diversos tipos de emoções ao ser humano e mesmo aos animais. Mas a evolução vem da necessidade destes seres obterem informações do meio em que vivem.

Na história da humanidade alguns estudos resultaram em grandes descobertas. Primeiramente, com relação à luz, estudou-se a possibilidade dela se propagar em linha reta. Mais tarde, Isaac Newton decompõe a luz em várias cores e também consegue demonstrar que várias cores compõe a luz branca.

Muitas discussões foram feitas com relação à luz. Quando se fala em propagação automaticamente considera-se um deslocamento com certa velocidade. Mas velocidade do quê? De uma onda ou de uma partícula?

Primeiramente, faz-se necessário fazer algumas considerações:

Uma onda é uma perturbação que se propaga em um meio. No caso de uma onda eletromagnética a perturbação é do campo elétrico e do campo magnético. É um argumento plausível pra explicar a luz.

Mas alguns experimentos realizados no fim do século XIX mudam um pouco essa concepção com relação a este importante ente físico. Entre os mais relevantes, podem ser citados o efeito fotoelétrico, o espalhamento Compton e a produção de raios X.

Efeito fotoelétrico

Efeito fotoelétrico é a emissão imediata de elétrons por uma superfície metálica limpa. Isso acontece quando essa superfície é iluminada por uma luz cujos fótons são de alta energia, como os da luz violeta, azul ou ultravioleta (não visível). Quem percebeu esse efeito primeiro foi Hertz, em 1887. Albert Einstein só deu sua explicação do efeito fotoelétrico quase 20 anos depois. Einstein, para explicar o efeito fotoelétrico, mostrou que a luz "arranca" elétrons de uma superfície metálica. Fótons de luz incidem na superfície metálica, um elétron absorve a energia de um fóton, se a energia for suficiente, o elétron vence as forças que o prende no metal, e escapa da superfície metálica com energia cinética.

Einstein escreveu uma equação simples que condensa as passagens acima descritas.

Aplicando a Lei da Conservação de Energia, Einstein escreveu:

E = w + EC que se aplica ao efeito fotoelétrico. Nela,

E = energia do fóton;

w = energia necessária para vencer as forças que prende o elétron à superfície metálica e

EC é a energia cinética que o elétron possui ao sair do metal.

Mas para explicar o efeito fotoelétrico, Einstein fez a reinvenção da luz.

A grande "sacada" de Einstein: a reinvenção da luz! A luz era considerada como ondas eletromagnéticas que se propagavam no espaço, tal como as emitidas por estações de televisão. Se ondas fossem, a luz não poderia arrancar elétrons tão rapidamente como acontecia; para explicá-lo, Einstein reinventou a luz: a luz não podia ser constituída de ondas, mas de "pacotes de energia", que batizou de fótons. Somente assim Einstein pode explicar o efeito fotoelétrico.

Teoria da relatividade

Albert Einstein afirmou que tempo e espaço são relativos e estão profundamente entrelaçados. A principal sacada para entender isso é enxergar o tempo como uma espécie de lugar onde nós caminhamos, ou seja, o tempo pode passar mais rápido para uns e mais devagar para outros, levando em consideração o clássico exemplo do trem na plataforma, e sua janela. Esse clássico exemplo dado na hora de se entender a teoria da relatividade é