Explique com suas palavras o que é o efeito fotoelétrico? Quais as mudanças no entendimento sobre radiação eletromagnética foram introduzidas a partir da elucidação desse fenômeno.
Passo 1
O enunciado pede que a gente explique, com nossas próprias palavras, o que é o efeito fotoelétrico e identifique as mudanças que essa descoberta provocou no nosso entendimento da radiação eletromagnética. O conteúdo é física moderna, mais especificamente a natureza quântica da luz.
Passo 2
O efeito fotoelétrico é o fenômeno em que um feixe de luz incidindo sobre a superfície de um metal faz com que elétrons sejam ejetados desse metal. Em outras palavras, quando a luz (ou qualquer radiação eletromagnética) atinge certos metais, ela pode “arrancar” elétrons deles, gerando uma corrente elétrica.
Passo 3
Pelos modelos clássicos de onda, esperava-se que aumentar a intensidade da luz (isto é, a amplitude da onda) permitiria arrancar elétrons mesmo em frequências muito baixas, desde que se esperasse tempo suficiente para acúmulo de energia. Mas os experimentos mostraram duas surpresas:
- A emissão só ocorre acima de uma frequência mínima característica do metal (frequência de corte).
- A intensidade da luz só altera o número de elétrons emitidos, não a energia que cada elétron leva embora.
Passo 4
Einstein explicou isso em 1905 supondo que a luz não vem apenas em ondas contínuas, mas em pacotes de energia (fótons). Cada fóton tem energia
onde
é a constante de Planck e
é a frequência da radiação. Se
é maior que a energia de ligação dos elétrons no metal (função trabalho
), o fóton ejetará um elétron com energia cinética
Caso contrário, nenhum elétron sai, não importa o tempo de incidência.
Passo 5
A elucidação do efeito fotoelétrico trouxe duas mudanças fundamentais no entendimento da radiação eletromagnética:
- A luz mostra comportamento corpuscular, não apenas ondulatório. Passamos a aceitar a dualidade onda-partícula da luz.
- A energia da radiação é quantizada em fótons, e não distribuída continuamente como previam as teorias clássicas de Maxwell.
Resposta
O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um metal quando iluminado, e sua explicação exigiu que admitíssemos que a luz vem em fótons com energia
. Isso mudou o entendimento tradicional de que a radiação eletromagnética era apenas uma onda contínua, introduzindo a ideia de dualidade onda-partícula e a quantização da energia luminosa.