Teoria

O efeito fotoelétrico é um fenômeno quântico que consiste na emissão de elétrons por um material exposto a uma radiação eletromagnética, como a luz, em uma frequência suficientemente alta.

Como Funciona o Efeito Fotoelétrico?

Antes de qualquer coisa, pra ficar mais claro o que é o efeito fotoelétrico, se liga na imagem abaixo:

Efeito Fotoelétrico.
Efeito Fotoelétrico.

O efeito fotoelétrico geralmente acontece em materiais metálicos. Quando a luz incide na superfície do material, ela arranca elétrons da placa. Ou seja as ondas eletromagnéticas envolvidas nesse fenômeno transferem energia aos elétrons, é por isso que os elétrons são ejetados!

Ahh, eles elétrons que são “arrancados” do metal são chamados de fotoelétrons!

Para o efeito fotoelétrico acontecer a radiação incidida na superfície do material deve ceder energia suficiente pra ejetar os elétrons. Mas não se engane, isso não depende da intensidade da luz e sim da sua frequência!

-Mas por que isso acontece?!

Excelente pergunta! Quando a luz incide sobre a superfície metálica os fótons da luz colidem com os elétrons e são absorvidos, provocando a emissão dos elétrons pela superfície.

Função Trabalho

Sabemos que para que o efeito fotoelétrico aconteça, precisamos ceder uma energia mínima para os elétrons do metal.

-Mas como calcular essa energia?!

É o que vamos aprender aqui, mas vamos por partes!

A energia cedida pelo fóton precisa ser maior que a energia de ligação dos elétrons para conseguir ejetá-los. Então o primeiro passo é saber qual é a energia do fóton:

Onde, é a constante de planck, igual a e é a frequência em .

Agora, a energia de ligação dos elétrons a superfície é chamada Função Trabalho do Material e cada material possui uma função trabalho definida, e nas continhas vai aparecer como .

Independente da intensidade da luz, um elétron ejetado absorve a energia de apenas um fóton! Podemos então, igualar a energia do fóton com a função trabalho, para ver qual frequência ou comprimento de onda seriam necessários para remover o elétron:

A gente pode dizer então que a função trabalho é a energia mínima que o fóton precisa ter pra fazer com que aconteça o efeito fotoelétrico.

í


Para essa energia mínima a gente vai ter uma frequência relacionada, chamada frequência de corte , que será também a menor frequência que um fóton deve ter para arrancar um elétron.


Além da frequência um outro limite é o comprimento de onda, também teremos um comprimento de onda de corte que diferente da frequência, será o máximo para ocorrer o efeito pois é inversamente proporcional a energia.


Vamos reescrever então a equação de cima em função desses limites:

í

Exemplo: Como Calcular a Frequência de Corte


Vamos colocar isso em prática! Qual seria a frequência de corte e o comprimento de onda de corte necessários pro fóton ser capaz de arrancar elétrons de uma placa de alumínio?


Dados: .


Bora lá, primeiro é bom lembrar que a função trabalho é a energia mínima pro efeito fotoelétrico acontecer:

í


Então a energia mínima do fóton depende da frequência de corte:

Substituindo temos:


E agora o cálculo do podemos fazer usando a relação da onda:


Então o efeito fotoelétrico vai acontecer para:

Sacou?!

Aplicação do Efeito Fotoelétrico

No dia a dia a gente pode observar uma aplicação pratica do efeito fotoelétrico! Já reparou naqueles painéis solares capazes de transformar a energia luminosa do sol em eletricidade?!

Então, é o efeito fotoelétrico todinho na prática!!

Células fotovoltaicas.
Células fotovoltaicas.

Maneiro, não é?! 🤩🤩🤩

Vídeo Aula

Ficou alguma dúvida?!

Confere então esse vídeo supercompleto sobre efeito fotoelétrico! 👇

Bora praticar com exercícios?!

Função Trabalho

Aplicação do Efeito Fotoelétrico

Vídeo Aula

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