Aula_2_-_Teoria_Corpuscular_da_Luz_Efeitos_Fotoeltricos_e_Compton

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Semana 2 - Teoria Corpuscular da Luz: Efeitos Fotoelétricos e Compton 1
Semana 2 - Teoria 
Corpuscular da Luz: 
Efeitos Fotoelétricos e 
Compton
Efeito Fotoelétrico
Fóton 💡
 Os fótons podem ser definidos como as quantas de energia 
(pacotes de energia) que constituem a luz. Eles foram 
descobertos por Planck e sua energia é dada por:
 Sendo a frequência da luz e a constante de planck.
 Outra expressão, usando agora a velocidade da luz e o 
comprimento de onda dela, é:
 A unidade convencional para os fótons é o életron-volt. Que 
é o produto da carga de um életron pelo potencial de um volt.
 Quem deu significado as descobertas de Planck foi Eisten, o 
que fez que surgissem implicações:
💡 a luz não tem a capacidade de ceder uma energia que seja 
menor que .
🔦 a energia cedida pela luz não pode ser uma fração de e 
sim apenas múltiplos inteiros.
Efeito Fotoelétrico
E =f tonó hf
f h
E =f tonó
λ
hc
hf
hf
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 O efeito fotoelétrico pode ser observado ao se incidir uma 
luz específica numa placa metálica, tirando assim elétrons da 
placa. Quando a luz "bate" na superfície da placa, ocorrem 
colisões de fótons com os elétrons e então eles são 
absorvidos, permitindo assim que ocorra a emissão de elétrons.
 Um termo importante é a Função Trabalho ( ) que cada 
material possui. A função trabalho é a energia de ligação dos 
elétrons da superfície do material. Para que haja a emissão de 
elétrons é necessário que a energia cedida pelos fótons supere 
a função trabalho. Cada elétron absorve apenas um fóton. 
Relacionando termos, se tem:
 Há também a frequência de corte ( ) que é a frequência 
mínima para que um fóton consiga carregar um elétron para a 
emissão.
 Mais um termo importante é o comprimento de onda de corte (
) que é o comprimento máximo para que um fóton consiga 
carregar um elétron para a emissão. Reformulando a relação de 
termos:
 
 Caso a energia fornecida pelo fóton seja maior do que a 
energia mínima para a emissão do elétron, esse "saldo" de 
energia é convertido em energia cinética para o elétron. Tendo 
então:
 Sendo a energia cinética do elétron. Caso todo o saldo 
seja convertido em energia cinética, então se tem .
 Por fim, o termo de potencial de freneamento, onde sua 
expressão matemática também é chamada por Equação de Einstein, 
Φ
Φ = E = h.f =
λ
hc
fT
λT
Φ = E =min hf =T
λT
hc
E = Φ+Km xá
K
Km xá
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é dado por:
Falhas no modelo clássico
 Einstein, através de suas conclusões com o efeito 
fotoelétrico, conseguiu apontar algumas falhas que o modelo 
clássico possuía sobre o assunto:
🔦 A amplitude da onda não se altera caso a intensidade da luz 
seja aumentada.
⏰ A hipótese dos pacotes de luz (fótons) extingue a 
possibilidade de existência de um tempo de retardo, por conta 
da energia fornecida não ser espalhada em frentes de ondas.
💡 A equação de Einsten satisfaz a condição de existência de 
um limiar de frequências. Tendo um fóton com frequência , 
sua energia é exatamente a necessária para realizar a emissão 
de elétrons. Caso a frequência de um fóton seja menor que 
não há emissão de elétrons.
Efeito Compton
 Compton, através de hipóteses do comportamento das 
partículas que compõe a luz, conseguiu explicar a relação dos 
fótons e elétrons livres. Suas conclusões diziam que num 
processo de espalhamento de luz, ela cede energia para os 
elétrons como uma energia cinética.
 No momento que o fóton bate num elétron parado, o elétron 
começaria a se mover pela energia cedida do fóton e como 
consequência o fóton acaba com menor energia e frequência.
 As colisões entre essas partículas são elásticas, o que 
permite a aplicação das teorias de conservação de energia e 
momento linear do sistema. A energia total da partícula 
relativa ao sistema se dá por:
eV =0 ( mv ) =2
1 2
max hν −Φ
hv0
hv0
E = K +mc2
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 Sendo a energia cinética, a massa da partícula e 
 é a energia de repouso da partícula.
 O deslocamento Compton é dado por:
 Temos que o comprimento de onda de Compton ( ) é uma 
grandeza que aparece na fórmula do deslocamento Compton, tendo 
um valor de:
 Caso a luz ainda colida com outros tipos de partículas, a 
interação é semelhante a quando ocorre com um elétron porém a 
grandeza muda por depender da massa da partícula.
🤯 Para um sistema de colisão fóton-elétron ocorrer, a 
energia do fóton deve ser muito maior que a função 
trabalho do material, visto que não existem elétrons 
livres.
K m E =
mc2
Δλ = λ −2 λ =1 (1 −
mc
h
cosθ)
λc
λ =c =
mc
h
2, 426.10 m−12
λc