Sumário
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Salvando leitura…
Aumentar o brilho mudava a multidão, não o corredor de saída

O botão errado

O efeito fotoelétrico e o quantum que viaja inteiro

Capítulo 2 · A luz que arrancava elétrons
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Tomás colocou nas mãos de Lia um botão marcado INTENSIDADE. A luz violeta atingia a placa e o amperímetro registrava corrente. Ao girar o botão, o feixe ficou mais forte. O ponteiro subiu. À primeira vista, parecia que a física antiga estava salva: mais energia luminosa produzia um efeito maior.

Mas o Arquivo abriu um segundo mostrador. Ele não contava a carga total; mostrava a maior energia cinética entre os elétrons emitidos. Lia tornou a luz dez vezes mais intensa. O primeiro ponteiro subiu, o segundo praticamente não mudou.

Uma onda eletromagnética clássica transporta energia continuamente, e sua intensidade cresce com o quadrado da amplitude do campo. Numa imagem ingênua de absorção contínua, seria natural esperar que aumentar a intensidade permitisse a cada elétron acumular mais energia. O que os experimentos mostravam era uma divisão diferente: acima do limiar, intensidade maior podia liberar mais elétrons por unidade de tempo, enquanto a energia máxima de cada um dependia da frequência.

No retrato quântico mais simples, manter a frequência e aumentar a intensidade significa aumentar o fluxo de quanta. Mais pacotes chegam à superfície em cada segundo, portanto há mais oportunidades de absorção. Como cada pacote continua levando hν, o teto energético de uma absorção individual não aumenta.

A palavra ‘mais’ escondia, assim, duas perguntas. Quantos elétrons saíram? Quão energéticos eram os mais rápidos? A corrente de saturação se relacionava ao número coletado; o potencial de parada, que Lia ainda construiria, revelaria a energia cinética máxima.

Superfícies reais complicavam o desenho limpo. Oxidação, contaminação, orientação cristalina, campos de contato e colisões dentro do sólido alteravam a emissão. Nem todo quantum incidente expulsava um elétron, e nem todo elétron saía com a energia máxima. Ainda assim, a separação entre contagem e energia persistia como a estrutura do fenômeno.

Lia escreveu uma regra no caderno: nunca diga que um sinal aumentou antes de perguntar o que o instrumento conta. Tomás sorriu. A primeira sala ensinara a desconfiar dos olhos; a segunda ensinava a desconfiar de substantivos sem unidade.

Fontes desta página

  1. Philipp Lenard (1902). Ueber die lichtelektrische Wirkung.Annalen der Physik, 313, 149–198. Investigação experimental extensa da emissão de elétrons por luz, incluindo as dependências com intensidade e frequência.
  2. Albert Einstein (1905). Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt.Annalen der Physik, 322(6), 132–148. Propõe quanta de luz e obtém a lei do efeito fotoelétrico.
  3. Robert A. Millikan (1916). A Direct Photoelectric Determination of Planck's h.Physical Review, 7, 355–388. Mede a relação linear prevista por Einstein e determina h por efeito fotoelétrico.