Efeito fotoeléctrico

Referência : Fernandes, R.F., (2014) Efeito fotoelétrico, Rev. Ciência Elem., V2(3):223
Autor: Ricardo Ferreira Fernandes
Editor: Jorge Gonçalves
DOI: [http://doi.org/10.24927/rce2014.223]

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O efeito fotoeléctrico é um fenómeno no qual são emitidos electrões de um material, geralmente metálico, quando iluminado com radiação de frequência conveniente.

O efeito fotoeléctrico foi observado pela primeira vez, em 1839, por Alexandre Bequerel, através de um eléctrodo colocado numa solução condutora exposta à luz. Em 1887, Heirich Hertz, observou que eléctrodos irradiados com luz ultravioleta originavam faíscas eléctricas com mais facilidade. Entre 1888 e 1981, Aleksandr Stoletev estudou detalhadamente o efeito fotoeléctrico, tendo estabelecido a proporção directa entre a intensidade de radiação electromagnética que actuava na superfície metálica e a fotocorrente provocada por essa radiação.^[1] Em 1902, Philipp Eduard von Lenard observou que a energia cinética dos electrões ejectados aumentava com a frequência da luz incidente, o que não estava de acordo com as leis da Física da época, que previam que a energia cinética dos electrões deveria ser proporcional à intensidade da radiação.

Em 1905, Einstein, baseando-se na teoria do corpo negro de Max Planck, resolveu este aparente paradoxo ao propor que a luz deveria ser composta por quanta (unidades discretas de energia, actualmente denominados por fotões) e não por ondas contínuas e que a energia de cada quantum de luz deveria ser igual à frequência multiplicada por uma constante, mais tarde denominada por constante de Planck. Usando esta hipótese, Einstein foi capaz de explicar o fenómeno observado de que a energia cinética máxima, E_cin, dos electrões ejectados varia com a frequência,ν, da radiação incidente através de:

$E_{cin}=h\nu-w_0=\frac{hc}{\lambda}-w_0$

em que h é constante de Plank, ν a frequência da radiação incidente, w₀ a chamada função de trabalho, que equivale à energia mínima necessária para remover um electrão da superfície de um dado material, c a velocidade da luz e λ o comprimento de onda da radiação incidente.

Pela explicação do efeito fotoeléctrico foi atribuído a Albert Einstein o Nobel da Física em 1921.^[2]

Na actualidade, o efeito fotoeléctrico está na base de inúmeras aplicações práticas, sendo as fotocélulas, aparelhos fotocondutores e células solares exemplo disso.^[3] Uma das aplicações mais usadas no quotidiano são as fotocélulas que actuam como sensores para abrir automaticamente portas ou sistemas semelhantes, usados por exemplo, quando se entra num edifício, ou para evitar que as mesmas se fechem quando existe algum obstáculo (caso dos elevadores).

Referências

1. Wikipedia (en): Stoletov's law, consultado em 06/01/2010

2. The Nobel Prize in Physics, 1921 - Albert Einstein, consultado em 06/01/2010

3. Photoelectric Effect - Applications, consultado em 06/01/2010

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Criada em 23 de Janeiro de 2010
Revista em 10 de Dezembro de 2010
Aceite pelo editor em 10 de Dezembro de 2010