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efeito fotoeletrico

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Mensagem por Maria Pietra Negrão Ter 27 Abr 2021, 11:46

Poderia , por favor, explicar o que esta acontecendo nesse experimento, obrigada :


Em 1905, Albert Einstein publicou vários trabalhos1 entre os quais se inclui uma explicação original do efeito fotoelétrico com o qual ganhou o prêmio Nobel de Física em 1921. Uma versão simplificada deste efeito ocorre em uma célula fotoelétrica que se liga a um circuito como indicado na figura. O cátodo C, emissor de elétrons, tem uma área de 2,00 cm2 e é ilumi- nado por radiação monocromática de intensidade constante. A ener- gia mínima para extrair um elétron do cátodo é 1,90 eV. Ao mover o cursor k do potenciômetro, a diferença de potencial (ddp) ν varia entre o cátodo e o ânodo da célula, e é medida com um voltímetro. O microamperímetro A indica a intensidade I da corrente cátodo-âno- do. Nestas condições, ao variar a ddp ν entre o cátodo e o ânodo, obtém-se uma curva I (ν) como a indicada no gráfico da figura. Dados: carga elementar e ???? 1,6 ???? 10????19 C; h ???? 6,63 ???? 10????34 Js, constante de Planck. 
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Mensagem por PedroF. Qui 17 Jun 2021, 19:17

Olá Smile , para entender esse experimento é necessário conhecer o efeito fotoelétrico (em que ocorre a movimentação de elétrons em um material metálico devido a incidência de luz). 

      Uma breve explicação histórica: Inicialmente, esse fenômeno foi observado por Hertz e seu aluno Lenard, porém a partir de suas observações restaram algumas dúvidas que a Física clássica não podia responder. Assim, entra na história Einstein, que conseguiu explicar esse fenômeno utilizando uns postulados: (1°) A radiação eletromagnética é pacotes ou quanta de energia, propagando-se como partículas, chamadas fótons.  (2°) Quando um fóton encontra o elétron ele transmite toda sua energia pro elétron ou nenhuma. (3°) Só existe interação foton-eletron em pares, ou seja 1 fóton passa energia para um elétron. Com isso, ele conseguiu explicar dúvidas como o tempo (aprox. 0) que ocorria esse evento e a ddp negativa (que está no gráfico da questão quando a corrente é nula - Potencial Stop) que não dependia da intensidade da luz e sim do metal.

      Bom, deixarei uma figura mais simplificada para a visualização do efeito. Dessa maneira o que ocorre é: 

- Uma luz incide sobre uma placa metálica negativa, excesso de elétron(cátodo), transmite uma energia para os elétrons e gera uma energia cinética desses ( uma corrente).
[latex]Se\;\;hf\;(hf\rightarrow energia\;de\;um\;quanta)>\phi\;(\phi \rightarrow funcao\;trabalho\;do\;metal)\;\;\therefore \;\;ocorrera\;o\;efeito[/latex]

efeito fotoeletrico Pir2-f11
   Além disso, falarei um pouco do gráfico que aparece. Vemos que conforme a ddp aumenta a corrente tende a chegar em 5A, teoricamente isso é explicado com o pensamento de que todos os fótons incidentes por segundo já tiraram um elétron cada, assim chegando no limite da corrente. Outro fato que merece uma ressalva é o potencial frenador (negativo) -2,4 V ou potencial de corte, que é a ddp quando a corrente é 0, nesse instante inicial (com ddp -2,4 V) a energia cinética do elétron é máxima. Durante toda a parte com ddp negativa os elétrons vão sofrer um retardo na direção de volta para o cátodo, por isso a corrente vai aumentando conforme fica mais positivo.

Teoricamente, é isso (se precisar de algum complemento os colegas do fórum podem ajudar), qualquer dúvida em específico pergunte que tentarei responder. Agora, vejo que essa questão já foi resolvida aqui no fórum, logo não a resolverei.   https://pir2.forumeiros.com/t107113-olimpiada-de-fisica-efeito-fotoeletrico

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