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Universidade Federal do Ceará Departamento de Física Princípios de Física Moderna Prof.: Jose Alves de Lima Junior Turma: 01 Polo Caucaia PRÁTICA EFEITO FOTOELÉTRICO Josenildo Marreira Silva Abril / 2017.1 2 OBJETIVO - Estudar o efeito fotoelétrico. - Determinar a constante de Planck a partir do efeito fotoelétrico. MATERIAL VIRTUAL - Fonte de tensão para lâmpada - Lâmpada em compartimento fechado - Filtros de interferência (conjunto com 10 comprimentos de onda diferentes ) - Amplificador - Fotocélulas (conjunto com quatro fotocélulas de metais diferentes) - Compartimento para fotocélulas - Voltímetro - Cabos diversos INTRODUÇÃO TEÓRICA Em uma situação de ambiente de pesquisa , um famoso experimento, realizado em 1887 por Herts. Ele produziu e detectou ondas eletromagnéticas. E observou pela primeira vez, o efeito fotoelétrico; onde usando um centelhador para gerar ondas. Tendo observado um novo fenômeno dedicou-se intensamente a nova descoberta e teve a complementação de outros pesquisadores. Assim foi formulada a seguinte relação: 1/2mv 2 =eV E analisando os resultados verificou-se que o potencial de corte, ou seja a energia suficiente para arrancar um elétron para o efeito fotoelétrico aconteça é: hW mV2 = eV as descobertas de Hertz contribuíram para a formulação das equações de Maxwel e Einstein generalizando as idéias de Plank contribuiu para a concepção ondulatória da luz. Para cada Material tem uma função trabalho Wo que é a energia mínima parqa liberar os elétrons e haverá um limiar de frequência de luz v0. hv0=Wo PROCEDIMENTO Foi acessado o ambiente de aprendizagem solar e lá foi fornecido um experimento virtual do efeito fotoelétrico que tinha os seguintes matérias conforme descrito no item materiais. Foi feito o download do experimento e conforme descrição foi possível realizar os procedimentos Primeiro foi ativado a fonte de tenção e colocada no valor de 8,0 V. Os metais selecionado para esse experimento foi o sódio (Na) e o Alumínio (Al). A voltagem limite gerada na fotocélula é lida no voltímetro depois de passar pelo amplificador (aparelho lilás no arranjo experimental). Os resultados obtidos foram colocados na tabela abaixo. Utilizando a relação c=υλ preencheu-se a ultima coluna da tabela. λ (nm) Metal 01(Na) U (V) Metal 02U(V) υ (1012Hz) 150 6,05 4,22 2000 190 4,27 2,47 1578 250 2,71 0,90 1200 270 2,34 0,53 1111 300 1,88 0,01 1000 380 0,99 0,00 789 420 0,68 0,00 714 470 0,37 0,00 638 530 0,07 0,00 566 580 0,00 0,00 517 Tabela 01: Resultados Experimentais QUESTIONÁRIO 1- Faça o gráfico de U(V) versus (1012Hz). -1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 500 1000 1500 2000 2500 U ( V ) v (10^12Hz) Na Al Linear (Na) Linear (Al) 2- Determine a constante de Planck pelo gráfico da questão anterior e compare com o valor da literatura. 0 O valor da literatura da constante de Planck é 6,626 . 10-34 e o valo experimental coincide com a ordem de grandeza. A aproximação é valida. E o material usado foi o sódio Na. 3- Determine a função trabalho para cada metal utilizado e compare com o valor da literatura. Na Wo = h . υ Wo = 4,84 x 10 -34 x 2000 x 10 12 Wo = 9,68 x 10 -19 J.s Al ..... 4- A pele humana é relativamente insensível à luz visível, mas a luz ultravioleta pode ser bastante prejudicial. Justifique em termos da energia do fóton. A luz visível tem comprimento de onda no espectro 380 a 700 e essa intensidade não é suficiente para alterar o comportamento dos nossos eletros na pele , ou seja a energia incidente é fraca. Enquanto que na ultravioleta a intensidade é mais forte. O comprimento de onda é maior. E pode causar alterações no nosso organismo. 5- A energia necessária para remover um elétron do Sódio metálico é 2,28 eV. Uma luz vermelha, com comprimento de onda de 680nm, provocará efeito fotoelétrico no Sódio? Qual o comprimento de onda do limiar fotoelétrico do sódio e a que cor corresponde esse limiar? 6- A função trabalho do tungstênio é 4,50 eV. Calcule a velocidade com que os elétrons são emitidos quando iluminados por uma luz cujos fótons têm a energia de 5,80 eV. 7- Uma lâmpada emite radiação monocromática de comprimento de onda de 630nm. A sua potência nominal é de 60W. Supondo uma eficiência de 90% na conversão de energia elétrica em luz, quantos fótons esta lâmpada emite por segundo? CONCLUSÃO O experimento foi feito virtualmente e as limitações são muitas, porem deu para fazer e perceber a relação do comprimento de onda e a frequência no efeito fotoelétrico. E foi possível encontrar a constante de Planck com os dados obtidos . Conclui-se que os dados obtidos no experimento virtual é valido para esse experimento. E perceber o comportamento do elétron no experimento. Bibliografia Roteiro de Prática fornecido pelo Professor da disciplina. Paul A. Tipler.Fisica Moderna- Sexta edição
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