{"id":98857,"date":"2023-08-28T20:17:19","date_gmt":"2023-08-28T23:17:19","guid":{"rendered":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/?p=98857"},"modified":"2023-08-29T15:00:04","modified_gmt":"2023-08-29T18:00:04","slug":"efeito-fotoeletrico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/efeito-fotoeletrico\/","title":{"rendered":"Efeito fotoel\u00e9trico: o que \u00e9, Einstein e utilidades"},"content":{"rendered":"<p>O efeito fotoel&eacute;trico foi descrito pelo cientista Albert Einstein no s&eacute;culo XX, mas j&aacute; era estudado desde o fim do s&eacute;culo XIX. Por meio dele, foi poss&iacute;vel entender que luz pode se comportar como uma part&iacute;cula, carregando energia, por exemplo.&nbsp;<p>Neste artigo voc&ecirc; encontra as principais caracter&iacute;sticas do efeito fotoel&eacute;trico, a hist&oacute;ria de sua descoberta e como ele &eacute; utilizado nos dias atuais. Al&eacute;m disso, conhe&ccedil;a conceitos importantes sobre o tema, como a constante de Planck, a f&oacute;rmula matem&aacute;tica que demonstra o efeito, e muito mais. Vamos l&aacute;?<\/p><div id=\"ez-toc-container\" class=\"ez-toc-v2_0_76 counter-hierarchy ez-toc-counter ez-toc-transparent ez-toc-container-direction\">\n<div class=\"ez-toc-title-container\"><p class=\"ez-toc-title\" style=\"cursor:inherit\">Navegue pelo conte\u00fado<\/p>\n<\/div><nav><ul class='ez-toc-list ez-toc-list-level-1 ' ><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-1\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/efeito-fotoeletrico\/#O-que-e-efeito-fotoeletrico\" >O que &eacute; efeito fotoel&eacute;trico?<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-2\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/efeito-fotoeletrico\/#Historico-do-efeito-fotoeletrico\" >Hist&oacute;rico do efeito fotoel&eacute;trico<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-3\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/efeito-fotoeletrico\/#Utilidades-do-efeito-fotoeletrico\" >Utilidades do efeito fotoel&eacute;trico<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-4\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/efeito-fotoeletrico\/#Questao-de-vestibular\" >Quest&atilde;o de vestibular<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-5\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/efeito-fotoeletrico\/#Estude-para-o-vestibular-com-o-Estrategia\" >Estude para o vestibular com o Estrat&eacute;gia!<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-o-que-e-efeito-fotoeletrico\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"O-que-e-efeito-fotoeletrico\"><\/span>O que &eacute; efeito fotoel&eacute;trico?<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Efeito fotoel&eacute;trico &eacute; o nome dado para o um fen&ocirc;meno da f&iacute;sica e qu&iacute;mica qu&acirc;ntica, em que a luz n&atilde;o assume as caracter&iacute;sticas eletromagn&eacute;ticas cl&aacute;ssicas. Nesse efeito, ela atua como part&iacute;cula e pode interferir no material em que incide, favorecendo um tr&acirc;nsito de el&eacute;trons.<\/p><p>As part&iacute;culas emitidas pela luz s&atilde;o chamadas de f&oacute;tons e, a depender da frequ&ecirc;ncia da luz e do conte&uacute;do em que ela ilumina, elas s&atilde;o capazes de arrancar el&eacute;trons do material iluminado. Isso significa que os f&oacute;tons possuem uma energia capaz de movimentar part&iacute;culas em um meio.&nbsp;<\/p><p>Quando um raio de luz se direciona para um material, o f&oacute;ton pode emitir sua energia e ser capaz de gerar energia cin&eacute;tica para o tr&acirc;nsito eletr&ocirc;nico. Mas, como foi mencionado anteriormente, isso s&oacute; acontece quando a frequ&ecirc;ncia do f&oacute;ton (em Hertz) est&aacute; ajustada para o necess&aacute;rio naquele material &mdash; entenda melhor no t&oacute;pico a seguir.<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-formulas-do-efeito-fotoeletrico\">F&oacute;rmulas do efeito fotoel&eacute;trico&nbsp;<\/h3><p>Ao perceber que uma frequ&ecirc;ncia luminosa espec&iacute;fica &eacute; quem determina a libera&ccedil;&atilde;o ou n&atilde;o de el&eacute;trons, foi descoberto que existe uma fun&ccedil;&atilde;o trabalho do efeito fotoel&eacute;trico. Essa fun&ccedil;&atilde;o trabalho representa a quantidade de energia necess&aacute;ria para que os el&eacute;trons sejam arrancados.&nbsp;<\/p><p>Conforme esses conceitos, &eacute; poss&iacute;vel reconhecer que a energia liberada pelo f&oacute;ton deve superar a energia que cont&eacute;m o el&eacute;tron dentro do material. Com toda a energia do efeito fotoel&eacute;trico ser&aacute; convertida em energia cin&eacute;tica para os el&eacute;trons ejetados, ent&atilde;o, &eacute; poss&iacute;vel assumir que:<\/p><p class=\"has-text-align-center\">(Energia liberada pelo f&oacute;ton) &mdash; (energia que &ldquo;segura&rdquo; o el&eacute;tron no material) = energia que cin&eacute;tica do el&eacute;tron<\/p><p>Para entender esses valores, foi criada a f&oacute;rmula que relaciona a frequ&ecirc;ncia da luz, a energia armazenada no f&oacute;ton &eacute; uma constante criada pelo f&iacute;sico alem&atilde;o Max Karl Ernst Ludwig Planck, veja:<\/p><p class=\"has-text-align-center\">E = h.f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">E = energia armazenada no f&oacute;ton (medida em el&eacute;tron-Volt)<\/p><p class=\"has-text-align-center\">h = constante de Planck (4.10<sup>-15<\/sup> el&eacute;tron-Volt.s)<\/p><p class=\"has-text-align-center\">f = frequ&ecirc;ncia do f&oacute;ton (em Hertz)<\/p><p>Diante disso, se um material precisa de 2.10<sup>-13 <\/sup>eV de energia do f&oacute;ton para que os el&eacute;trons sejam arrancados, qual seria a frequ&ecirc;ncia da luz para desenvolver o efeito fotoel&eacute;trico?<\/p><p class=\"has-text-align-center\">E = h.f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">E = 2.10<sup>-13<\/sup> eV<\/p><p class=\"has-text-align-center\">h = 4.10<sup>-15<\/sup><\/p><p class=\"has-text-align-center\">f = ?&nbsp;<\/p><p class=\"has-text-align-center\">&nbsp;2.10<sup>-13 <\/sup>=&nbsp; 4.10<sup>-15<\/sup> . f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">0,5.10<sup>-13 <\/sup>=&nbsp; 10<sup>-13<\/sup>. 10<sup>-2<\/sup>. f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">0,5<sup> <\/sup>= 10<sup>-2<\/sup> . f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">0,5.10<sup>2<\/sup> <sup>&nbsp;<\/sup>= f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">50 Hz<sup> <\/sup>= f<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-historico-do-efeito-fotoeletrico\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Historico-do-efeito-fotoeletrico\"><\/span>Hist&oacute;rico do efeito fotoel&eacute;trico<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>O primeiro cientista a descobrir o efeito fotoel&eacute;trico foi o alem&atilde;o Heinrich Hertz, na d&eacute;cada de 80 do s&eacute;culo XIX. Suas conclus&otilde;es foram baseadas na observa&ccedil;&atilde;o da incid&ecirc;ncia de luz sobre diferentes objetos &mdash; em chapas met&aacute;licas, ele notou que a ilumina&ccedil;&atilde;o poderia ser respons&aacute;vel pela gera&ccedil;&atilde;o de fa&iacute;scas e fagulhas.&nbsp;<\/p><p>A primeira ideia formulada para explicar o fen&ocirc;meno se relacionava com a intensidade da luz que incidia sobre o material. Apesar disso, diferentes experimentos provaram que a intensidade de luminosidade n&atilde;o alterava o curso do efeito.&nbsp;<\/p><p>No ano de 1900, o cientista Planck desenvolveu uma teoria que explicava que a irradia&ccedil;&atilde;o de luz a partir de corpos negros, que &eacute; conhecida como Teoria de Planck. Ele concluiu que a radia&ccedil;&atilde;o poderia ser emitida ou absorvida a partir de pequenos pacotes de energia &mdash; uma inova&ccedil;&atilde;o para as ideias cient&iacute;ficas do momento, que acreditavam que a energia transitava de maneira cont&iacute;nua.&nbsp;<\/p><p>A constru&ccedil;&atilde;o e explica&ccedil;&atilde;o mais concisas para o efeito fotoel&eacute;trico foram desenvolvidas, ent&atilde;o, por Albert Einstein em 1905. Ao unir os conhecimentos de Planck e Hertz, ele compreendeu que os &ldquo;pacotinhos de luz&rdquo; eram os f&oacute;tons, que seriam capazes de transferir energia para os el&eacute;trons.&nbsp;<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-utilidades-do-efeito-fotoeletrico\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Utilidades-do-efeito-fotoeletrico\"><\/span>Utilidades do efeito fotoel&eacute;trico<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>O estudo do efeito fotoel&eacute;trico foi importante para o desenvolvimento de uma fonte de energia sustent&aacute;vel, que &eacute; a energia solar. Por meio de placas, chamadas de c&eacute;lulas fotovoltaicas, &eacute; poss&iacute;vel captar a energia do sol, armazen&aacute;-la e utiliz&aacute;-la como energia el&eacute;trica.<\/p><p>Em pa&iacute;ses tropicais, como o Brasil, esse tipo de energia pode ser muito bem aproveitado, pela intensa luminosidade e dias longos. Inclusive, &eacute; uma &oacute;tima alternativa para evitar a polui&ccedil;&atilde;o ou danos ao meio ambiente causados por outras <a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/geografia\/fontes-de-energia-renovaveis-e-nao-renovaveis\/\" target=\"_blank\">fontes de energia<\/a>, como a hidrel&eacute;trica e a t&eacute;rmica.&nbsp;<\/p><p>Outro uso comum do efeito fotoel&eacute;trico est&aacute; nas ilumina&ccedil;&otilde;es urbanas. Em muitas cidades, as l&acirc;mpadas dos postes s&atilde;o constru&iacute;das para captarem a energia solar, que passa por um circuito e gera ilumina&ccedil;&atilde;o no per&iacute;odo noturno.<\/p><p>Uma utilidade cotidiana desse fen&ocirc;meno est&aacute; em calculadoras e outros dispositivos eletr&ocirc;nicos que possuem pequenas placas de capta&ccedil;&atilde;o da luz. Por meio delas, &eacute; gerada energia para o funcionamento do aparelho, como uma alternativa &agrave;s <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=tiU3KGz-2FE&amp;pp=ygUWcGlsaGFzIGVzdHJhdGVnaWEgdmVzdA%3D%3D\" target=\"_blank\">pilhas<\/a>, por exemplo.&nbsp;<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-questao-de-vestibular\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Questao-de-vestibular\"><\/span>Quest&atilde;o de vestibular<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>(UFC &ndash; 2002) A fun&ccedil;&atilde;o trabalho de um dado metal &eacute; 2,5 eV.<\/p><p>a) Verifique se ocorre emiss&atilde;o fotoel&eacute;trica quando sobre esse metal incide luz de comprimento de onda &lambda; = 6,0&times;10<sup>-7<\/sup> m. A constante de Planck &eacute; h &asymp; 4,2&times;10<sup>-15<\/sup> eV&#8729;s e a velocidade da luz no v&aacute;cuo &eacute; c = 3,0&times;10<sup>8<\/sup> m\/s.<\/p><p>Para responder essa quest&atilde;o, &eacute; necess&aacute;rio lan&ccedil;ar m&atilde;o dos conhecimentos de <a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/ondulatoria\/\" target=\"_blank\">ondulat&oacute;ria <\/a>e tamb&eacute;m sobre efeito fotoel&eacute;trico.&nbsp;<\/p><p>A f&oacute;rmula para encontrar a frequ&ecirc;ncia do f&oacute;ton surge do estudo das ondas: v = &lambda;.f &rarr; f = v\/&lambda;. Considera-se que v=velocidade da luz no v&aacute;cuo, ou seja, v = c.<\/p><p class=\"has-text-align-center\">&nbsp;f = v\/&lambda;<\/p><p class=\"has-text-align-center\">&nbsp;f = c\/&lambda;<\/p><p class=\"has-text-align-center\">&nbsp;f = 3,0.10<sup>8<\/sup>\/6,0.10<sup>-7<\/sup><\/p><p class=\"has-text-align-center\">&nbsp;f = 0,5.10<sup>8<\/sup>\/10<sup>-7<\/sup><\/p><p class=\"has-text-align-center\">&nbsp;f = 0,5.10<sup>15<\/sup><\/p><p class=\"has-text-align-center\">&nbsp;f = 5.10<sup>14<\/sup><\/p><p>Se a fun&ccedil;&atilde;o trabalho &eacute; de 2,5 eV, devemos encontrar o valor de energia gerado pela frequ&ecirc;ncia f e se ele &eacute; maior que 2,5 eV.<\/p><p class=\"has-text-align-center\">E = h.f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">E<sup> <\/sup>=&nbsp; 4,2.10<sup>-15<\/sup>.5.10<sup>14<\/sup><\/p><p class=\"has-text-align-center\">E<sup> <\/sup>= 21.10<sup>-1<\/sup><\/p><p>E<sup> <\/sup>= 2,1 eV &rarr; 2,1 &eacute; menor que 2,5, logo n&atilde;o haver&aacute; emiss&atilde;o fotoel&eacute;trica quando o comprimento de onda for igual ao fornecido no enunciado.<\/p><p>b) Qual &eacute; a frequ&ecirc;ncia mais baixa da luz incidente capaz de arrancar el&eacute;trons do metal?<\/p><p>Considerando a fun&ccedil;&atilde;o trabalho do material, para calcular a frequ&ecirc;ncia mais baixa ser&aacute; aquela que fornece exatamente 2,5 eV:<\/p><p class=\"has-text-align-center\">2,5 = h.f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">2,5 =&nbsp; 4,2.10<sup>-15<\/sup>.f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">2,5 =&nbsp; 4,2.10<sup>-15<\/sup>.f<\/p><p class=\"has-text-align-center\">0,6.10<sup>15 <\/sup>&asymp; f&nbsp;<\/p><p class=\"has-text-align-center\">6.10<sup>14 <\/sup>&asymp; f&nbsp;<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-estude-para-o-vestibular-com-o-estrategia\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Estude-para-o-vestibular-com-o-Estrategia\"><\/span>Estude para o vestibular com o Estrat&eacute;gia!<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Todos os anos o Enem cobra temas como sistemas governamentais, liga&ccedil;&otilde;es qu&iacute;micas, cin&eacute;tica qu&iacute;mica, reagentes e produtos, biologia animal e vegetal, arte e literatura, a hist&oacute;ria e sociedade do Brasil, as fun&ccedil;&otilde;es matem&aacute;ticas, tem&aacute;ticas ambientais, entre outros conte&uacute;dos.&nbsp;<\/p><p>Nos cursos preparat&oacute;rios da Coruja, voc&ecirc; ter&aacute; acesso a aulas espec&iacute;ficas, de acordo com o conte&uacute;do de cada disciplina, que cobrem o m&aacute;ximo de temas poss&iacute;veis, com professores especializados e material did&aacute;tico de qualidade. 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