Sumário
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Salvando leitura…
Para pesar elétrons invisíveis, o experimento os fazia subir contra um campo

A muralha elétrica

O efeito fotoelétrico e o quantum que viaja inteiro

Capítulo 2 · A luz que arrancava elétrons
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Tomás inverteu os cabos da segunda placa. Em vez de atrair os elétrons emitidos, ela passou a repeli-los. A corrente diminuiu. Lia aumentou a tensão contrária até o amperímetro chegar a zero. Nem os elétrons mais energéticos conseguiam atravessar a muralha elétrica.

A tensão necessária era o potencial de parada, Vs. Uma carga de magnitude e que se move contra uma diferença de potencial Vs precisa fornecer energia eVs. Quando a corrente fotoelétrica cessa no modelo ideal, essa energia iguala a energia cinética máxima: eVs=Kmáx.

Combinada à equação de Einstein, a medida produz eVs=hν−φ. Um gráfico do potencial de parada contra a frequência deve ser uma reta de inclinação h/e. O ponto de corte informa a função trabalho efetiva. Em vez de perseguir cada elétron com uma régua e um relógio, o laboratório construía uma colina conhecida e perguntava qual deles ainda conseguia subi-la.

Lia variou a intensidade mantendo a frequência. A corrente inicial aumentou, mas a altura final da muralha necessária para deter os mais rápidos ficou essencialmente igual. Depois manteve a intensidade e aumentou a frequência. A muralha precisou subir. Os dois botões agora falavam línguas separadas.

Na prática, determinar o zero elétrico não era trivial. Materiais diferentes nos eletrodos criavam potenciais de contato; superfícies de metais alcalinos reagiam com resíduos de gás; luz espalhada e contaminação alteravam a curva. Era possível obter uma reta enganosa se o aparelho não soubesse onde seu próprio zero estava.

Foi por isso que os testes decisivos exigiram anos de aperfeiçoamento. Medir h/e por fotoeletricidade não era apenas apontar uma lâmpada para uma placa. Era fabricar superfícies limpas dentro do vácuo, selecionar frequências, medir tensões pequenas e separar a física procurada das tensões criadas pelo próprio instrumento.

Lia registrou uma segunda lição experimental: todo aparelho responde também a si mesmo. Calibrar é aprender a subtrair a autobiografia do instrumento da história que a natureza conta.

Fontes desta página

  1. 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.
  2. National Institute of Standards and Technology (1974). Introduction to the constants for nonexperts, 1900–1920.NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. Contextualiza a determinação de h/e pelo potencial de parada no efeito fotoelétrico e o resultado de Millikan de 1916.
  3. 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.