Você já ouviu falar do efeito fotoelétrico? Aqui oferecemos a você todas as informações que dizem respeito ao tema marcante que emerge da física quântica. Aprenda sobre sua história, explicação e conceito, bem como alguns expoentes que fizeram contribuições para este ramo da física.
O que é o efeito fotoelétrico?
O efeito fotoelétrico está na expressão e manifestação de elétrons, que é realizada por meio de um condutor que pode ser um objeto que realiza a indução de radiação eletromagnética. Esta radiação é traduzida em luz perceptível. Entre alguns vertentes de luz podemos encontrar o seguinte:
Fotocondutividade
Desempenha um papel fundamental graças aos efeitos que realiza aumentando os níveis de condutividade traduzidos em eletricidade que a luz exerce. Esta experiência foi exposta em meados do século XIX.
Efeito fotovoltaico
Está especialmente relacionado ao fato de desencadear um efeito que transforma a energia da luz em contraste com a eletricidade. Fato que se desencadeia no ano de mil oitocentos e oitenta e quatro.
Descoberta
A descoberta do efeito fotoelétrico é realizada graças aos estudos realizados por Heinrich Hertz no ano de mil oitocentos e oitenta e sete. A sua observação encontra-se sob as abordagens que envolvem uma curva que salta entre 2 eléctrodos, e que estão interligados sob uma alta tensão, que tende a atingir maiores distâncias quando iluminado por luz UV, o que é completamente diferente do que quando está escuro.
A primeira prova deste ponto teórico foi delineada através da definição ou descrição proposta por Albert Einstein sobre o efeito fotoelétrico, chegando à conclusão de que a partícula que corresponde à luz é chamada de fóton. A base para a criação dessa teoria baseada na luz foi usada por Einstein graças aos eminentes estudos de Planck. Quem fez alguns esforços para mostrar a existência de quantos.
La Biografia de Max Planck nos mostra a incursão desse cientista no mundo da física, além de evidenciar certos reconhecimentos que foram concedidos graças aos estudos realizados sobre os quanta de ação. Levando em conta que essa teoria abriu as portas para o caminho da física quântica de forma rápida e fluida.
El efeito fotoelétrico Está em contraste com os raios X. Tendo em conta que os fótons realizam a transferência de elétrons neste processo de radiação eletromagnética, enquanto no caso dos raios X não foi até vários estudos que a composição sobre a qual os raios X são gerados .Que para o ano de 1985 são descobertos os efeitos e o uso dessa radiação chamada raios, pelo cientista Wilhelm Rotge.
fótons
Os fótons eles são representados por energias que são delimitadas por um tipo de frequência de luz em forma de onda. Se nos depararmos com o caso de um átomo, que se encontra absorvendo uma certa quantidade de energia que emerge de um determinado fóton, ele possui grandes quantidades energéticas que lhe permitem lançar um elétron do material em questão, para depois ir em direção a um caminho específico que termina em um determinado espaço.
Tendo acontecido o acima, o elétron é repelido do material. No caso contrário. Se a energia que o fóton emana não tem força suficiente, o elétron não tem agilidade para escapar ou escapar do material em questão.
Por sua vez, não depende das mudanças geradas pela força da luz que a energia presente no fóton seja modificada, apenas o número de elétrons que conseguem escapar do espaço em que se encontram tem o poder de fazer isso. assim. , graças à força que os elétrons emitem, fica claro que não depende da radiação que atinge, mas da frequência emitida.
Em geral, nem todos os elétrons podem ser expelidos pelo elétron. efeito fotoelétrico, Leva-se em consideração que os primeiros a sair são aqueles que geralmente não precisam de força extrema para obter uma expulsão bem-sucedida. Em um isolante dielétrico, alguns elétrons com grandes quantidades de energia podem ser vistos na banda de valência.
No caso do metal, geralmente encontramos os elétrons na frente de uma banda larga que dá uma ótima condução.
Portanto, através do semicondutor é possível mostrar os elétrons que transmitem uma grande quantidade de energia. Em se tratando de condutores desse tipo, normalmente são encontrados poucos elétrons na banda que gera a condução.
Quando falamos de temperatura ambiente geralmente encontramos alguns elétrons com grandes quantidades de energia, que foram encontrados muito próximos aos níveis de Fermi. Existe uma energia que um elétron deve conter para atingir um nível de Fermi, isso é conhecido como fusão de trabalho, enquanto a frequência mínima necessária para a radiação expelir um elétron é chamada de frequência limite.
A avaliação da referida quantidade energética é versátil, e nunca constante, isto é claro, dependendo sempre do material e de suas camadas atômicas. Alguns materiais metálicos, como cálcio e césio, têm desempenho de trabalho muito baixo. Por esta razão, deve ser absolutamente estrito que o material esteja limpo no que diz respeito aos átomos.
Explicação
Os fótons que possuem raios de luz, por sua vez, possuem uma energia peculiar, que é estabelecida pela frequência que a luz proporciona. Pelo procedimento de fotoemissão, se for o caso de um elétron conseguir absorver a energia de um fóton e o fóton tiver a energia ainda maior que a função trabalho, o elétron será expulso da matéria.
À medida que a energia do feixe aumenta, não há mudança nas energias dos fótons, há apenas uma mudança na quantidade numérica dos fótons. Portanto, a conclusão óbvia é que a energia de cada elétron nunca dependerá da intensidade ou força que a luz fornece, mas sim da energia que cada fóton produz.
Estritamente toda a energia que o fóton adquire tem que ser atraída e por sua vez deve ser usada para conseguir a liberação de um elétron que está ligado a um átomo. Nesse caso, essa energia contendo os fótons que consegue consumir uma dessas partes, desata o elétron do átomo e o restante é convertido como contribuição da energia cinética como parte do elétron terminando em uma partícula livre.
Albert, por sua vez, não tinha como objetivo o estudo específico da causalidade gerada pelos elétrons na radiação de alguns metais, que mais tarde se tornaram energia cinética, mas fez suas observações pertinentes.
Ele encontrou a explicação do comportamento exercido pela radiação. Por meio dessa ação, foi proposto explicar por meio da observação o número de elétrons que saíram do material, levando em consideração que a frequência teve um papel fundamental nas ações realizadas.
História
No mundo da física conseguimos delimitar a história de algumas descobertas que são registradas em datas exatas, graças ao estudo de alguns Cientistas importantes que contribuíram com vários estudos e teorias que hoje ajudam a explicar alguns fenômenos da física, entre os cientistas que podemos citar encontramos:
Heinrich Hertz
Este cientista conseguiu realizar o primeiro estudo sobre a observação do efeito fotoelétrico no ano de mil oitocentos e oitenta e sete. Os instrumentos sob os quais ele realizou esse experimento são baseados em uma bobina na qual uma faísca poderia ser feita como garantia de que funcionaria como receptor de ondas eletromagnéticas.
Para obter uma visão completa do panorama e, por sua vez, conseguir a observação da faísca, ele colocou o receptor em uma caixa preta ou recipiente. Diante disso, foi realizada uma absorção de luz UV, que proporcionou facilmente o salto de elétrons. E, por sua vez, a força contida na faísca dotada de eletricidade que o receptor produzia era diretamente evidenciada. O cientista publicou o referido experimento mesmo sem explicar o fenômeno.
José João Thomson
Em XNUMX, o cientista Thomson estava preparando as bases para um estudo específico sobre raios catódicos. Sob a influência de Maxwell, o estudioso conclui que os raios catódicos estavam enraizados em um fluxo de partículas que foram encontradas com várias cargas negativas, às quais ele dá o nome de corpúsculos, e que finalmente recebem o nome de elétrons.
Joseph tomou a base de seu experimento em uma placa de metal totalmente fechada em um tubo de vácuo, expondo o referido elemento à luz com uma diferença completa em termos de comprimento de onda. O cientista acreditava que o campo eletromagnético produz algumas ressonâncias com o campo elétrico, e que através dele é emitido um corpúsculo dotado de carga elétrica.
A intensidade que estava presente nessa corrente dotada de eletricidade era muito variável diante dos níveis intensos que a luz produzia. Isso significava que, à medida que a luz aumentava, a corrente também aumentava. Sua translação é realizada graças ao fato de que a radiação de maior frequência, por sua vez, também produz partículas com maior energia cinética.
Philipp Lenard
Para o ano de mil novecentos e dois, este cientista realizou um estudo sobre o efeito fotoelétrico no qual manifestou a variação energética dos elétrons, concluindo que eles desempenham um papel fundamental com a frequência da luz incidente.
Albert Einstein
Em mil novecentos e cinco, foi realizada a formulação científica da famosa teoria da relatividade, proposta pelo cientista sob prescrições que se baseavam em bases matemáticas e numéricas, o que permitia a compreensão de alguns procedimentos. A emissão de elétrons estava ligada à produção e absorção de quanta de luz, que mais tarde foram chamados de fótons.
Em 1905, mesmo ano em que dava uma aula sobre teoria da relatividade, Albert Einstein propôs uma investigação na qual expunha um fenômeno que parecia funcionar corretamente, no qual a emissão de elétrons era produzida pelos quanta de absorção de luz, um fato que mais tarde seria chamado de fótons.
Em um artigo intitulado Um ponto de vista eucarístico sobre a produção e transformação da luz, ele mostrou como a ideia de que partículas discretas de luz poderiam gerar o efeito fotoelétrico e também mostrou a presença de uma frequência característica para cada material abaixo da qual não teve efeito. Por essa explicação do efeito fotoelétrico, Einstein receberia o Prêmio Nobel de Física em 1921.
Levando em conta a teoria de Einstein, a energia com que os elétrons fugiram do cátodo ao mesmo tempo em que subiam de forma constante, através da frequência da luz incidente, afastando-se da forma intensa de energia. Muito, tal efeito não tinha sido visto nos tempos antigos. A demonstração experimental desse aspecto foi realizada em 1915 pelo físico americano Robert Andrews Millikan.
Finalmente, todos e cada um dos cientistas mencionados acima fizeram grandes contribuições para o estudo e descoberta do efeito fotoelétrico. Graças a que hoje o conhecimento e as abordagens teóricas foram muito bem recebidas.
Hoje esse incrível efeito fotoelétrico conta como um mecanismo que pode ser encontrado em diversos equipamentos eletrônicos. Sua descoberta foi muito importante graças aos estudos que foram realizados para conhecer alguns efeitos que a luz tem.
Sendo os estudos dos ditos cientistas, contribuições que conseguiram fazer uma grande diferença no mundo da física. Graças a isso, a física quântica é um ramo científico que obteve grande prestígio, que se desenvolveu progressivamente com grande ímpeto e interesse.
dualidade onda-partícula
Este fenômeno é o efeito físico que foi descoberto em primeira instância junto com outros espectros das mesmas características. Ele originou a descoberta da chamada partícula-onda que é um componente da mecânica quântica. A luz se comporta como ondas, podendo produzir interferência e difração como no experimento da dupla fenda de Thomas Young, mas troca energia de forma discreta em pacotes de energia, fótons, cuja energia depende da frequência da radiação eletromagnética.
Esses ideais conseguiram construir uma teoria da radiação eletromagnética com bases extremamente claras e definidas, pois através dela surgiram explicações sobre outros termos que estão envolvidos nas funções que a radiação desempenha.
Efeito fotoelétrico hoje
Hoje o efeito fotoelétrico costuma ser a base completa que pode ser encontrada diante dos níveis energéticos que se manifestam de forma fotovoltaica, esse tipo de efeito geralmente é encontrado em indústrias termoelétricas, pois se manifesta em alguns sistemas sensíveis que contêm câmeras digitalizadas.
Em outros elementos, o efeito fotoelétrico está presente em eletrodomésticos de uso diário, a maioria dos quais são compostos de um material muito potencial, como o cobre, esses elementos conseguem a produção de correntes elétricas potenciais.
Esse fenômeno também pode ser encontrado em corpos expostos aos reflexos do Sol por um período considerável de tempo. As partículas de poeira que compõem a superfície da Lua, ao receberem essa luz diretamente, são carregadas de energia positiva, isso graças ao impacto dos fótons. Esses minúsculos fragmentos, sendo carregados, se repelem, subindo e formando uma atmosfera tênue.
Os satélites naturais também recebem uma carga elétrica positiva e preenchem a superfície que é iluminada pelo Sol, porém, na região mais escura, ela é carregada de energia negativa. Note-se que é necessário ter em conta esta eventualidade de acumulação de energia.
Por fim, a descoberta do efeito fotoelétrico trouxe consigo o aperfeiçoamento que ao longo do tempo nos ajudou a compreender de forma magnífica a estrutura profunda que o mundo apresenta. Por sua vez, os avanços que desencadearam o seu efeito, traduzem-se nos seguintes avanços tecnológicos:
- Transmissão de imagens animadas
- progresso do cinema
- TV
- Máquinas pesadas, utilizadas em processos de industrialização.
Na área de eletricidade, o efeito fotoelétrico alcança resultados incríveis, já que a iluminação pública é possível graças ao seu uso. Levando em conta que muitas das máquinas que realizam esta tarefa não precisam ser monitoradas ou supervisionadas por nenhum trabalhador ou operador, pois este efeito liga e desliga automaticamente as luzes que iluminam as avenidas ou ruas de qualquer lugar.
Sem dúvida, esse efeito é realmente complexo de entender, no entanto, seus estudos foram bastante aprofundados nos tempos antigos, graças a cientistas que deram contribuições bastante interessantes e concretas, que foram plenamente reconhecidas em nível científico.