Faça uma breve descrição sobre o efeito fotoelétrico e o aparato utilizado para observá-lo na prática.
Passo 1
O enunciado pede uma breve descrição do efeito fotoelétrico e do aparto experimental usado para observá-lo. O conteúdo envolve conceitos de fótons, energia cinética de elétrons e montagem de um tubo fotoelétrico com medidores de corrente e tensão.
Passo 2
O efeito fotoelétrico é o fenômeno em que um metal, quando iluminado por luz de frequência suficientemente alta, emite elétrons. Segundo a explicação de Einstein, a luz é constituída de fótons, cada um com energia
, onde
é a constante de Planck e
a frequência. Parte dessa energia é gasta para vencer a função trabalho do metal
, e o restante aparece como energia cinética máxima dos elétrons emitidos:
Passo 3
O aparato básico é um tubo fotoelétrico evacuado, contendo:
um cátodo metálico sensível à luz, conectado a um circuito externo;
um ânodo coletor de elétrons, geralmente em forma de grade ou placa oposta ao cátodo;
uma fonte de luz monocromática (lampada com filtro ou fonte de descarga
monocromador) que incide sobre o cátodo;
um amperímetro para medir a corrente de elétrons emitidos e um voltímetro para aplicar tensão de retardamento entre cátodo e ânodo.
Passo 4
Na prática, ajusta-se a tensão inversa (tensão de corte) até que a corrente coletada caia a zero. Nesse ponto, a energia cinética máxima dos elétrons emitidos é igual à carga elementar vezes a tensão de corte. Variando a frequência da luz e medindo a tensão de corte, verifica-se que
cresce linearmente com
, confirmando a relação de Einstein.
Resposta
O efeito fotoelétrico ocorre quando fótons com energia
atingem um metal e liberam elétrons cuja energia cinética máxima é
. Experimentalmente, utiliza-se um tubo evacuado com cátodo metálico, ânodo coletor, fonte de luz monocromática e instrumentos de medição (amperímetro e voltímetro) para obter a curva corrente versus tensão e determinar, ao variações de frequência, a constante de Planck e a função trabalho do metal.