Sumário
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Salvando leitura…
Cada material cobrava um preço mínimo para abrir a superfície

A cor da passagem

O efeito fotoelétrico e o quantum que viaja inteiro

Capítulo 2 · A luz que arrancava elétrons
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O chão do laboratório transformou-se numa ponte suspensa. À entrada havia uma catraca e, acima dela, uma lâmpada cuja cor Lia podia variar continuamente. Vermelho, laranja, amarelo, verde: a catraca permanecia fechada. Ao atingir certa frequência, ela cedeu. Frequências maiores também abriram a passagem e ainda deixaram energia para correr depois dela.

A ponte representava a função trabalho, φ: a energia mínima necessária para retirar um elétron de uma superfície e levá-lo ao vácuo logo do lado de fora. Ela depende do material e do estado da superfície. Um filme contaminante ou uma face cristalina diferente pode mudar o valor medido; por isso limpar e preparar o metal era parte central dos experimentos precisos.

Se a energia hν do quantum fosse menor que φ, não sobrava passagem no modelo elementar de absorção de um único quantum. A frequência de corte obedecia a hν₀=φ. Abaixo de ν₀, aumentar a intensidade acrescentava mais quanta insuficientes. Era como enviar mil moedas de valor menor a catracas que aceitavam apenas uma moeda inteira por tentativa: a multidão não transformava cada moeda em outra.

Tomás interrompeu a analogia antes que ela endurecesse. Em campos extremamente intensos, processos multifotônicos podem ocorrer: um elétron pode absorver energia de mais de um fóton. O limiar simples pertence ao regime de fotoemissão de um fóton, aquele que organizava os experimentos históricos. Leis físicas sempre vêm com condições, mesmo quando os livros apagam as letras pequenas.

Lia trocou o metal. A catraca mudou de altura. A mesma luz que falhara antes agora liberava elétrons. Isso explicava por que não existia uma ‘cor fotoelétrica’ universal. A frequência de corte era uma conversa entre a radiação e a superfície.

A energia que ultrapassava o custo aparecia principalmente como energia cinética do elétron mais favorecido. Elétrons mais profundos ou que colidissem no caminho podiam sair com menos. O experimento media, portanto, um limite superior, não uma velocidade única para todos.

No caderno, a ponte recebeu dois lados. Antes da catraca: energia do quantum. Depois: custo de liberação e movimento restante. A equação de Einstein começava a existir como contabilidade antes de aparecer como símbolos.

Fontes desta página

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.