Como os físicos resolveu o efeito fotoelétrico de luz

O efeito fotoelétrico foi um dos muitos resultados experimentais que compunham uma crise para a física clássica por volta da virada do século 20. Ele também foi um dos primeiros sucessos de Einstein, e fornece a prova da quantização da luz. Eis o que aconteceu.

Quando você brilhar a luz em metal, como a figura acima mostra, você se elétrons emitidos. Os elétrons absorvem a luz que você brilhar, e se obter energia suficiente, eles são capazes de se libertar da superfície do metal. De acordo com a física clássica, a luz é apenas uma onda, e pode trocar qualquer quantidade de energia com o metal. Quando você feixe de luz sobre um pedaço de metal, os elétrons no metal deve absorver a luz e lentamente reunir energia suficiente para ser emitida a partir do metal. A ideia era que se estivesse a brilhar mais luz sobre o metal, os elétrons deve ser emitida com uma energia cinética superior. E a luz muito fraca não deve ser capaz de emitir elétrons em tudo, exceto em uma questão de horas.

Mas não foi isso que aconteceu - elétrons foram emitidos logo que alguém brilhou luz sobre o metal. Na verdade, não importa o quão fraca a intensidade da luz incidente (e pesquisadores tentaram experimentos com essa luz fraca que deveria ter levado horas para obter todos os elétrons emitidos), os elétrons foram emitidos. Imediatamente.

Experimentos com o efeito fotoelétrico mostrou que a energia cinética, K, dos elétrons emitidos depende apenas da freqüência - não a intensidade - da luz incidente, como você pode ver nesta figura.

Na figura,

Video: Efeito fotoelétrico - Exemplo

é chamado de frequência mínima, e se você brilhar a luz com uma frequência inferior a este limite sobre o metal, há elétrons são emitidos. Os elétrons emitidos vir da piscina de elétrons livres no metal (todos os metais têm uma piscina de elétrons livres), e você precisa fornecer esses elétrons com uma energia equivalente a função trabalho do metal, W, para emitir os elétrons do metal de superfície.

Video: EFEITO FOTOELÉTRICO PARA O ENEM

Os resultados eram difíceis de explicar classicamente, por isso entrou Einstein. Este foi o início de seu apogeu, por volta de 1905. Incentivado pelo sucesso de Max Planck, Einstein postulou que não só foram osciladores quantizado mas assim era leve - em unidades discretas denominadas fotões. Luz, ele sugeriu, agiu como partículas, bem como ondas.

Portanto, neste esquema, quando a luz atinge uma superfície metálica, os fótons atingem os elétrons livres, e um elétron absorve completamente cada fóton. Quando a energia,

do fotão é maior do que a função de trabalho do metal, o electrão é emitido. Isso é,

Video: Efeito fotoeléctrico

em que W é a função de trabalho do metal e K é a energia cinética do electrão emitido. Resolvendo para K dá-lhe o seguinte:

Video: EFEITO FOTOELÉTRICO

A função de trabalho pode ser expressa em termos da frequência mínima,

Você também pode escrever isto em termos da frequência mínima desta forma:

Então, aparentemente, a luz não é apenas uma de onda você também pode vê-lo como uma partícula, o fóton. Em outras palavras, a luz é quantizada.