Explique
por que um modelo ondulatório para a radiação não pode explicar o efeito fotoelétrico
por que um modelo ondulatório para a radiação não pode explicar o efeito fotoelétrico
Passo 1
O enunciado pede para mostrar por que a teoria clásica ondulatória da luz não consegue dar conta dos resultados do efeito fotoelétrico. O conteúdo é Física Moderna (efeito fotoelétrico) e vamos precisar das previsões do modelo de onda (intensidade, frequência, acumulação de energia) e dos fatos experimentais (tempo de emissão, energia cinética dos fotoelétrons, frequência de corte).
Passo 2
Segundo o modelo ondulatório, a energia da luz está distribuída continuamente sobre a frente de onda e é proporcional à intensidade
. Se iluminarmos um metal com luz de baixa intensidade, o elétron levaria um tempo finito para acumular energia suficiente para escapar. Além disso, a energia cinética máxima dos elétrons emitidos deveria crescer se aumentarmos
, e não depender da frequência
da luz.
Passo 3
Os experimentos mostram que (a) a emissão de fotoelétrons ocorre praticamente sem atraso, mesmo para intensidades muito baixas; (b) existe uma frequência de corte
abaixo da qual não há emissão, independentemente de
; (c) a energia cinética máxima dos fotoelétrons é independente de
e aumenta linearmente com
, seguindo
, onde
é a função trabalho do metal. Esses resultados contradizem todas as previsões do modelo ondulatório clássico.
Passo 4
Como a teoria de onda não consegue explicar o limiar de frequência, a independência do tempo de emissão em relação à intensidade, e a dependência de
apenas em
, tornou-se necessário adotar o modelo quântico de Einstein, em que a luz é formada por fótons de energia
.
Resposta
O modelo ondulatório fracassa porque prevê acumulação contínua de energia, dependência de tempo de emissão e de
com a intensidade, enquanto o efeito fotoelétrico mostra emissão imediata, frequência de corte fixa e energia dos fotoelétrons proporcional a
, exigindo a descrição por fótons.