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:
- Há uma frequência mínima
abaixo da qual nenhum elétron é emitido, qualquer que seja a intensidade da luz. - Para
, aparecem elétrons instantaneamente, sem defasagem no tempo. - A energia cinética máxima dos elétrons emitidos aumenta com a frequência
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
onde
é a constante de Planck e
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
do metal. Sobra então energia cinética máxima
Essa fórmula explica por que somente frequências acima de
causam emissão, e por que
cresce linearmente com
.
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
; cada fóton transfere energia a um elétron, que só escapa se
, restando energia cinética