Faça uma breve análise do modelo quântico para o efeito fotoelétrico. Quais as principais premissas usadas? Por que esse modelo teve tanto sucesso?
Passo 1
O enunciado pede uma visão geral do modelo quântico para o efeito fotoelétrico. Vamos usar conceitos de mecânica quântica de arrebitar fótons e da conservação de energia para explicar como um fóton retira um elétron da superfície de um material.
Passo 2
As principais premissas do modelo quântico (Einstein, 1905) são:
- A luz é composta de fótons, cada um com energia
onde
é a constante de Planck e
é a frequência da luz.
2. Cada fóton interage com um único elétron; não há acumulação de energia de vários fótons para ejetar um elétron.
3. Há uma função trabalho (energia mínima para liberar um elétron); só se elétron absorver um fóton com
é que ocorre emissão.
4. A energia excedente vira energia cinética do elétron:
2. Cada fóton interage com um único elétron; não há acumulação de energia de vários fótons para ejetar um elétron.
3. Há uma função trabalho
4. A energia excedente vira energia cinética do elétron:
- A emissão é praticamente instantânea, sem defasagem temporal dependente da intensidade.
Passo 3
Esse modelo fez tanto sucesso porque explicou perfeitamente observações que o modelo clássico de onda não conseguia, tais como:
- Existência de frequência de corte (abaixo da qual não sai fotoelétron) independente da intensidade.
- Energia cinética máxima dos fotoelétrons depende linearmente de
, não de . - Corrente de fotoelétrons proporcional à intensidade
, mas independe de . - Sem defasagem temporal (emissão imediata mesmo para intensidades baixas).
Tudo isso batia com os experimentos de Lenard e outros, confirmando a hipótese quântica de fótons.
Resposta
Premissas principais:
• Quantização da luz em fótons com .
• Interação um-a-um fóton-elétron.
• Função trabalho e balanço energético
.
• Emissão instantânea.
• Quantização da luz em fótons com
• Interação um-a-um fóton-elétron.
• Função trabalho
• Emissão instantânea.
Sucesso:
• Explica frequência de corte independente da intensidade.
• Justifica a relação linear entre energia cinética e frequência.
• Corrente proporcional à intensidade e ausência de defasagem temporal, tudo em acordo com experimentos.
• Explica frequência de corte independente da intensidade.
• Justifica a relação linear entre energia cinética e frequência.
• Corrente proporcional à intensidade e ausência de defasagem temporal, tudo em acordo com experimentos.