Entre os fenômenos listados, selecione aquele que fornece as melhores evidências de que a radiação eletromagnética tem propriedades de partículas. Explique seu raciocínio.
(a) Radiação do corpo negro
(b) Difração dos elétrons
© Espectros atômicos
(d) Efeito fotoelétrico
(a) Radiação do corpo negro
(b) Difração dos elétrons
© Espectros atômicos
(d) Efeito fotoelétrico
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente escolher qual fenômeno mostra que a luz (radiação eletromagnética) se comporta como partícula. Isso cai em “dualidade onda-partícula” e, mais especificamente, a teoria quântica da luz. Vamos precisar lembrar do efeito fotoelétrico de Einstein (e da fórmula
e da relação
onde
é a constante de Planck,
é a frequência da luz, e
é o trabalho de saída do metal).
Passo 2
Antes de escolher, vamos ver rapidinho cada opção:
(a) Radiação do corpo negro – mostra que a energia é quantizada, mas não prova direto o caráter de “partícula” da luz, só quantização de modos de oscilador.
(b) Difração dos elétrons – é sobre elétrons agindo como onda, não sobre luz.
© Espectros atômicos – apontam níveis de energia quantizados nos átomos, mas podem ser interpretados em modelo de onda e partícula do elétron.
(d) Efeito fotoelétrico – quando luz bate num metal ela “ejet a” elétrons só se cada fóton tiver energia mínima, depende da frequência e não da intensidade. Isso é bem a cara de partícula de luz.
(a) Radiação do corpo negro – mostra que a energia é quantizada, mas não prova direto o caráter de “partícula” da luz, só quantização de modos de oscilador.
(b) Difração dos elétrons – é sobre elétrons agindo como onda, não sobre luz.
© Espectros atômicos – apontam níveis de energia quantizados nos átomos, mas podem ser interpretados em modelo de onda e partícula do elétron.
(d) Efeito fotoelétrico – quando luz bate num metal ela “ejet a” elétrons só se cada fóton tiver energia mínima, depende da frequência e não da intensidade. Isso é bem a cara de partícula de luz.
Passo 3
Vamos explicar o efeito fotoelétrico passo a passo:
- Teoria clássica dizia que, aumentando a intensidade da luz, os elétrons deveriam sair do metal com mais energia. Não era isso que se via.
- Experimento mostra que existe uma frequência mínima
abaixo da qual nenhum elétron sai, independente da intensidade. - Einstein propôs que a luz vem em “pacotinhos” (fótons) de energia
- Só se
for maior que (energia mínima pra “liberar” um elétron) é que rola a ejeção. A energia cinética máxima dos elétrons que saem é - Isso mostra claramente que a luz age como partícula: ela entrega energia num pacote discreto, e a quantidade de energia depende só da frequência.
Resposta
d) Efeito fotoelétrico