Fótons - Efeito Fotoelétrico - Efeito Compton

1. A Teoria Quântica
Segundo o físico alemão Max PLANCK (1900):
"A energia radiante de freqüência f, só pode ser emitida ou absorvida em
quantidades discretas (quantum), múltiplos inteiros de hf, sendo h a constante
universal de Planck (6,6 x 10-34 J.s). "

E = h.f

Observações:

• Um fóton é um quantum (partícula) de energia eletromagnética.

• Os fótons não têm todos a mesma a energia. Os "quanta" de luz azul são
de maior energia que os de luz vermelha, pois têm menor comprimento de
onda e portanto, maior freqüência.

• Duas fontes luminosas de mesma freqüência (isto é, de mesma cor) emitem
fótons de igual energia "hf" .

• Uma fonte "brilhante" (grande intensidade luminosa) emite MAIS fótons por
segundo do que uma fonte "tênue" (pequena intensidade luminosa) da
mesma cor, porém os fótons de ambas as fontes têm a mesma ENERGIA.

2. O Efeito Fotoelétrico
Experimentalmente se verifica que:

• Quando a luz incide sobre a superfície de um metal, elétrons podem ser
emitidos por ela.

• Quando a luz de certa freqüência (f) arranca elétrons do metal, eles não
saem todos com a mesma energia. Suas energias distribuem-se entre um
valor mínimo e um máximo.

• É necessária uma energia mínima, para arrancar um elétron de
determinado metal, é chamada FUNÇÃO TRABALHO (W).
Para explicar o efeito fotoelétrico o físico alemão Albert EINSTEIN (1905)
afirmou que:

• A taxa de emissão de fotoelétrons é diretamente proporcional à intensidade
da luz incidente.

• Para que um elétron escape da superfície de um metal, deve-se fazer um
trabalho contra as forças que o fixam aí, ou seja, os fotoelétrons devem
adquirir energia suficiente para serem ejetados.

• A energia absorvida em excesso aparece na forma de energia cinética:
Ec=hf - W

• A energia cinética dos fotoelétrons é independente da intensidade da luz
incidente.

3. O Efeito Compton

"Os fótons apresentam propriedades corpusculares (de partículas) quando se
chocam com um elétron. Nessas circunstâncias, o fóton perde energia para o
elétron, diminuindo sua freqüência e aumentando o seu comprimento de onda."

4. Dualidade onda-partícula

"A Luz apresenta propriedades ondulatórias (reflexão, refração, difração,
interferência e efeito Dopler) e corpusculares (efeito fotoelétrico e efeito
Compton)".
Segundo o físico francês Louis DE BROGLIE as partículas subatômicas (elétrons,
prótons, etc.) também possuem características ondulatórias. Esse fato foi
comprovado por Clinton DAVISSON, Lester GERMER e G. P. THOMSON (filho de
J. J. Thomson) .