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FÍSICA MODERNA (QUÂNTICA)
                        Alunos:Luana Lima, Maria Júlia, Ramon Freitas e Uendeo Luz.




       Uma das constantes mais importantes para o mundo quântico é a constante de
Planck, pois se mostra de fundamental importância para o entendimento e interpretações
de vários conceitos da Física Moderna. Esta constante foi assim nomeada em
homenagem ao físico Max Karl Ludwig Planck, que realizou estudos a cerca do que
conhecemos hoje por Física Quântica. Aliado à constante está o conceito do Efeito
Fotoelétrico, que consiste na capacidade que a luz tem em retirar elétrons de uma
superfície metálica, levando em consideração parâmetros como a frequência e a
intensidade da luz emitida à superfície do metal. Outro conceito importante que será
utilizado ao longo deste relatório é o significado de quantum, que nada mais é que o
acumulo de energia em uma partícula de luz, sendo que cada quantum é chamado de
Fóton e sua energia é proporcional à frequência, e sua relação é dada através da equação
de Planck.

       Através dos conceitos citados acima, entramos em nosso experimento, que
possui como objetivo o estudo da constante de Planck. Para tal, simulamos um efeito
fotoelétrico no simuladorde efeito fotoelétrico – disponível nas referências – que nos
permite escolhermos o material das placas onde a luz incidirá, o material da fonte
emissora da radiação, levando em consideração seu comprimento de onda, e a tensão a
ser aplicada entre as placas, conforme ilustra a imagemacima.

       Escolhemos então o material da placa de metal e o material da fonte luminosa. A
determinação mais precisa da constante de Planck se dá pelo trabalho de investigação e
de seleção dos materiais da placa metálica e da fonte luminosa, observando que tipo de
lâmpada possibilita a retirada de elétrons com o maior número possível de distintos
comprimentos de onda.

       Ajustando os valores da tensão aplicada e do comprimento de onda da radiação,
consideramos aqueles em que o valor da energia cinética do elétron fosse igual, ou se
aproximasse bastante, ao valor da energia de arranque do mesmo, fazendo assim com
que o elétron não tivesse energia suficiente para “sair da placa”, ou seja, chegasse o
mais próximo possível da placa condutora mas não chegasse a encostar de fato nela;
caso isso acontecesse haveria a circulação de uma corrente elétrica pela placa citada que
levaria à deflexão do ponteiro do amperímetro, conforme esquematizado.




       Material da placa de metal                     Material da Lâmpada
                   Tório                                        Zinco



       Associando a DDP com comprimento de onda para os materiais anteriormente
escolhidos, obtivemos os seguintes resultados:

         DDP (V)                Comprimento da onda             Intensidade da luz
                                    (angstrom)
           0,70                        3036                              1
           0,65                        3072                              1
           0,318                       3345                              1


Obtidos os valores acima, solicitamos então a representação gráfica dos mesmos,
obtendo o seguinte resultado:
Este experimento foi proposto inicialmente por Albert Einsten para comprovar a
universalidade da constante de Planck, onde o coeficiente angular seria dado por h/e,
sendo e a carga elétrica de um elétron, e que o coeficiente linear seria o b visualizado no
gráfico acima.

        Por meio da detectação de que o gráfico acima representa uma função do
primeiro grau (uma reta), métodos experimentais nos fizeram concretizar a afirmação
acima, calculando nosso valor para a constante de Planck e o valor da energia de
arranque, demonstrados na tabela abaixo:

        Energia de arranque (J)                       Constante de Planck (J.s)
                 -3,43                                     6,672x10^-34


       Para calcularmos o valor da constante de Planck (h), levamos em consideração
que a carga do elétron vale 1.6x10-19 C e que o eixo horizontal representa a frequência
da radiação que foi emitida em unidades 1014 Hz. Sendo assim, multiplicamos o valor de
“a”pelo da carga e depois dividimos pela frequência. Aplicando o valor de “a”, obtido
no gráfico, na formula, achamos h=6,672x10-34 J.S. Considerando que, em seus estudos,
Planck chegou a uma constante de 6,63x10-34J. s, podemos considerar que ambos os
valores são iguais, chegando assim a uma comprovação dessa constante.
Por fim, salientamos as dificuldades técnicas que tivemos para a realização deste
experimento, desde a escolha do melhor tipo de lâmpada, que permitisse o maior
número de emissões para distintos comprimentos de onda, além da perda de alguns
dados obtidos com outros materiais.

       Acrescentamos apenas a importância da realização desta atividade, que permitiu
visualizar empiricamente – assim como Planck – a obtenção de sua constante
mundialmente conhecida e utilizada no estudo quântico, além do aprofundamento dos
conceitos por trás do efeito fotoelétrico e demais parâmetros da física moderna aqui
trabalhados.




REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

<http://www.fisica.ufs.br/egsantana/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm>

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  • 1. FÍSICA MODERNA (QUÂNTICA) Alunos:Luana Lima, Maria Júlia, Ramon Freitas e Uendeo Luz. Uma das constantes mais importantes para o mundo quântico é a constante de Planck, pois se mostra de fundamental importância para o entendimento e interpretações de vários conceitos da Física Moderna. Esta constante foi assim nomeada em homenagem ao físico Max Karl Ludwig Planck, que realizou estudos a cerca do que conhecemos hoje por Física Quântica. Aliado à constante está o conceito do Efeito Fotoelétrico, que consiste na capacidade que a luz tem em retirar elétrons de uma superfície metálica, levando em consideração parâmetros como a frequência e a intensidade da luz emitida à superfície do metal. Outro conceito importante que será utilizado ao longo deste relatório é o significado de quantum, que nada mais é que o acumulo de energia em uma partícula de luz, sendo que cada quantum é chamado de Fóton e sua energia é proporcional à frequência, e sua relação é dada através da equação de Planck. Através dos conceitos citados acima, entramos em nosso experimento, que
  • 2. possui como objetivo o estudo da constante de Planck. Para tal, simulamos um efeito fotoelétrico no simuladorde efeito fotoelétrico – disponível nas referências – que nos permite escolhermos o material das placas onde a luz incidirá, o material da fonte emissora da radiação, levando em consideração seu comprimento de onda, e a tensão a ser aplicada entre as placas, conforme ilustra a imagemacima. Escolhemos então o material da placa de metal e o material da fonte luminosa. A determinação mais precisa da constante de Planck se dá pelo trabalho de investigação e de seleção dos materiais da placa metálica e da fonte luminosa, observando que tipo de lâmpada possibilita a retirada de elétrons com o maior número possível de distintos comprimentos de onda. Ajustando os valores da tensão aplicada e do comprimento de onda da radiação, consideramos aqueles em que o valor da energia cinética do elétron fosse igual, ou se aproximasse bastante, ao valor da energia de arranque do mesmo, fazendo assim com que o elétron não tivesse energia suficiente para “sair da placa”, ou seja, chegasse o mais próximo possível da placa condutora mas não chegasse a encostar de fato nela; caso isso acontecesse haveria a circulação de uma corrente elétrica pela placa citada que levaria à deflexão do ponteiro do amperímetro, conforme esquematizado. Material da placa de metal Material da Lâmpada Tório Zinco Associando a DDP com comprimento de onda para os materiais anteriormente escolhidos, obtivemos os seguintes resultados: DDP (V) Comprimento da onda Intensidade da luz (angstrom) 0,70 3036 1 0,65 3072 1 0,318 3345 1 Obtidos os valores acima, solicitamos então a representação gráfica dos mesmos, obtendo o seguinte resultado:
  • 3. Este experimento foi proposto inicialmente por Albert Einsten para comprovar a universalidade da constante de Planck, onde o coeficiente angular seria dado por h/e, sendo e a carga elétrica de um elétron, e que o coeficiente linear seria o b visualizado no gráfico acima. Por meio da detectação de que o gráfico acima representa uma função do primeiro grau (uma reta), métodos experimentais nos fizeram concretizar a afirmação acima, calculando nosso valor para a constante de Planck e o valor da energia de arranque, demonstrados na tabela abaixo: Energia de arranque (J) Constante de Planck (J.s) -3,43 6,672x10^-34 Para calcularmos o valor da constante de Planck (h), levamos em consideração que a carga do elétron vale 1.6x10-19 C e que o eixo horizontal representa a frequência da radiação que foi emitida em unidades 1014 Hz. Sendo assim, multiplicamos o valor de “a”pelo da carga e depois dividimos pela frequência. Aplicando o valor de “a”, obtido no gráfico, na formula, achamos h=6,672x10-34 J.S. Considerando que, em seus estudos, Planck chegou a uma constante de 6,63x10-34J. s, podemos considerar que ambos os valores são iguais, chegando assim a uma comprovação dessa constante.
  • 4. Por fim, salientamos as dificuldades técnicas que tivemos para a realização deste experimento, desde a escolha do melhor tipo de lâmpada, que permitisse o maior número de emissões para distintos comprimentos de onda, além da perda de alguns dados obtidos com outros materiais. Acrescentamos apenas a importância da realização desta atividade, que permitiu visualizar empiricamente – assim como Planck – a obtenção de sua constante mundialmente conhecida e utilizada no estudo quântico, além do aprofundamento dos conceitos por trás do efeito fotoelétrico e demais parâmetros da física moderna aqui trabalhados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: <http://www.fisica.ufs.br/egsantana/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm>