Descreva as principais características para o efeito fotoelétrico e o efeito Compton.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício que pede para descrever as principais características do efeito fotoelétrico e do efeito Compton. Vamos precisar entender alguns conceitos básicos de física quântica e interações entre luz e matéria para isso.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o efeito fotoelétrico. Esse efeito acontece quando a luz incide sobre um material, geralmente um metal, e faz com que elétrons sejam ejetados desse material. A luz precisa ter uma certa quantidade mínima de energia, chamada de função trabalho, para que isso aconteça. Se a energia dos fótons da luz for maior que essa função trabalho, os elétrons podem ser liberados.
Passo 3
Uma característica importante do efeito fotoelétrico é que a energia dos elétrons ejetados depende da frequência da luz, não da sua intensidade. Isso confirmou a ideia de que a luz tem comportamento de partículas chamadas fótons, cada um com energia dada por $ E = h \nu $, onde $ h $ é a constante de Planck e $ \nu $ é a frequência da luz.
Passo 4
Agora, vamos falar sobre o efeito Compton. Esse efeito ocorre quando fótons de alta energia (como raios X) colidem com elétrons livres ou fracamente ligados. Nessa interação, o fóton perde parte de sua energia e, consequentemente, aumenta seu comprimento de onda. O elétron, por sua vez, ganha energia e é ejetado com mais velocidade.
Passo 5
Uma característica chave do efeito Compton é que ele demonstra que a luz pode ser tratada como partículas com momento, além de energia. A mudança no comprimento de onda do fóton, conhecida como desvio Compton, pode ser calculada usando a fórmula:
onde $ \lambda $ é o comprimento de onda inicial, $ \lambda’ $ é o comprimento de onda após a colisão, $ h $ é a constante de Planck, $ m_e $ é a massa do elétron, $ c $ é a velocidade da luz, e $ \theta $ é o ângulo de espalhamento.
Resposta
Em resumo, o efeito fotoelétrico destaca a emissão de elétrons por materiais quando expostos à luz com frequência suficiente, evidenciando a natureza quantizada da luz. Já o efeito Compton demonstra a interação entre fótons de alta energia e elétrons, resultando em mudanças no comprimento de onda dos fótons, reforçando a dualidade partícula-onda da luz.