No que consiste o efeito fotoelétrico? Qual a teoria de Einstein para esse efeito?

Passo 1

O enunciado pede que expliquemos o que é o efeito fotoelétrico e qual a teoria que Einstein propôs para ele. O conteúdo envolve o fenômeno de emissão de elétrons sob incidência de luz em metais e a explicação quântica de fótons. Vamos primeiro descrever o efeito e depois apresentar a teoria de Einstein.

Passo 2

O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons de uma superfície metálica quando ela é iluminada por luz. Observa-se experimentalmente que:
  1. Há uma frequência mínima \nu_0 abaixo da qual nenhum elétron é emitido, qualquer que seja a intensidade da luz.
  2. Para \nu>\nu_0, aparecem elétrons instantaneamente, sem defasagem no tempo.
  3. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos aumenta com a frequência \nu da luz, mas não com sua intensidade.

Passo 3

A teoria clássica de ondas não explica esses resultados porque, nela, a energia transportada pela luz depende apenas da intensidade (amplitude), e a absorção levaria tempo acumulativo antes de ejetar elétrons. Porém, as observações mostram dependência de frequência e emissão imediata, o que exige uma nova abordagem.

Passo 4

Einstein propôs que a radiação eletromagnética é quantizada em pacotes chamados fótons, cada um com energia
E_{\text{fóton}} = h\,\nuó
onde h é a constante de Planck e \nu a frequência. Ao incidir no metal, cada fóton transfere sua energia a um elétron. Para que o elétron escape, é preciso vencer a função trabalho \varphi do metal. Sobra então energia cinética máxima
K_{\max} = h\,\nu - \varphi.
Essa fórmula explica por que somente frequências acima de \nu_0 = \varphi/h causam emissão, e por que K_{\max} cresce linearmente com \nu.

Resposta

O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons de um metal quando iluminado por luz, apresentando frequência-limite e emissão instantânea. Einstein explicou-o supondo que a luz vem em fótons de energia h\nu; cada fóton transfere energia a um elétron, que só escapa se h\nu>\varphi, restando energia cinética
K_{\max}=h\nu-\varphi.

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