Descreva o efeito fotoelétrico.

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Precisamos descrever o efeito fotoelétrico. Para isso, vamos usar os conceitos de física relacionados à luz e interação com materiais. Vamos precisar entender como a luz pode liberar elétrons de um material, tipos de ondas, partículas de luz chamadas fótons, e algumas leis que explicam esse fenômeno.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que é o efeito fotoelétrico. Basicamente, é quando a luz que incide sobre um material faz com que ele libere elétrons. Imagine que a luz carrega energia, e quando ela bate em certos materiais, essa energia é transferida para os elétrons, fazendo com que eles escapem do material.

Passo 3

Agora, vamos abordar a natureza da luz. Tradicionalmente, pensava-se que a luz era uma onda, mas o efeito fotoelétrico mostrou características de partículas. Esses “pacotes” de luz são chamados de fótons. Cada fóton carrega uma quantidade específica de energia, que depende da frequência da luz.

Passo 4

A energia de cada fóton pode ser calculada usando a fórmula:
E = h nu
onde:
  • é a energia do fóton,
  • é a constante de Planck ( ),
  • é a frequência da luz.
Essa relação mostra que a energia depende diretamente da frequência: quanto maior a frequência, maior a energia do fóton.

Passo 5

Para que um elétron seja ejetado do material, a energia do fóton precisa ser maior que uma certa energia mínima chamada trabalho de extração ( ). Se , o elétron pode escapar. Caso contrário, a luz não terá energia suficiente, não importando a intensidade.

Passo 6

Uma coisa importante que o efeito fotoelétrico demonstrou é que a energia dos elétrons ejetados depende da frequência da luz, não da sua intensidade. Se você aumenta a intensidade da luz (mais fótons chegando), mas mantém a mesma frequência, mais elétrons serão ejetados, mas cada um terá a mesma energia.

Passo 7

Além disso, há uma velocidade mínima de chegada dos elétrons. Isso significa que existe um atraso entre a incidência da luz e a ejeção dos elétrons. Esse atraso só ocorre se a frequência da luz for menor que a mínima necessária para ejetar os elétrons.

Passo 8

O efeito fotoelétrico foi fundamental para o desenvolvimento da teoria quântica, pois mostrou que a luz tem propriedades tanto de onda quanto de partícula. Essa dualidade é um conceito chave na física moderna.

Resposta

O efeito fotoelétrico ocorre quando a luz incide sobre um material e libera elétrons, graças à energia dos fótons da luz. Essa energia depende da frequência da luz, e só elétrons com energia suficiente podem ser ejetados. O fenômeno demonstrou a natureza dual da luz, sendo fundamental para a compreensão da física quântica.

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