1- Explique os três principais problemas incompatíveis com a mecânica clássica para o efeito fotoelétrico.

Passo 1

O enunciado pede que expliquemos por que a teoria clássica do eletromagnetismo (onde a luz é apenas uma onda contínua) não consegue explicar o efeito fotoelétrico. O conteúdo envolve a relação entre intensidade e frequência da luz versus a energia dos elétrons emitidos, além dos resultados experimentais de Millikan e outros.

Passo 2

Pela teoria clássica, a energia transportada pela onda eletromagnética incide continuamente no metal e cresce com a intensidade da luz. Logo, esperaríamos que a energia cinética máxima dos elétrons emitidos aumentasse se aumentássemos a intensidade, independentemente da frequência. Experimentalmente, porém, observa-se que a energia cinética máxima \!K_{\max} dos elétrons só depende da frequência \!f da luz (segundo \!K_{\max}=hf-\Phi) e é independente da intensidade. Essa contradição é o primeiro problema.

Passo 3

Outra previsão clássica é que qualquer frequência de luz, por menor que seja, deveria ejetar elétrons desde que a intensidade fosse grande o suficiente. Nos experimentos, porém, há uma frequência de corte \!f_0 abaixo da qual não ocorre emissão, seja qual for a intensidade. Esse fato (emissão só para f\ge f_0) não cabe na teoria clássica e é o segundo problema.

Passo 4

Segundo o modelo clássico, como a energia vai se acumulando gradualmente na superfície, haveria um atraso (tempo de latência) entre ligar a luz e a emissão de elétrons, especialmente em intensidades fracas. Na prática, a emissão é praticamente instântanea (menor que 10^{-9} s) e não apresenta retardo detectável. Essa ausência de tempo de atraso constitui o terceiro problema.

Resposta

  1. A energia cinética dos elétrons depende da frequência da luz e não da intensidade.
  2. Existe uma frequência de corte abaixo da qual não há emissão, independentemente da intensidade.
  3. A emissão é praticamente instantânea, sem o atraso previsto pela acumulação gradual de energia.

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