O documento discute o estado da física no final do século XIX e as novas descobertas experimentais que levantaram problemas que a física clássica não podia explicar, como o efeito fotoelétrico. O efeito fotoelétrico observou que a energia cinética máxima dos fotoelétrons depende da frequência, não da intensidade, da luz incidente, contrariando as previsões da teoria clássica. Isso e outros resultados mostraram que uma nova abordagem era necessária.

1. O Efeito Fotoelétrico Teoria clássica

2. Conhecimento Científico no Final do Século XIX Em 1900 alguns físicos pensavam que a física estava praticamente completa. Lord Kelvin recomendou que os jovens não se dedicassem à física, pois só faltavam alguns detalhes pouco interessantes, como o refinamento de medidas.

3. Conhecimento Científico no Final do Século XIX Lord Kelvin, no entanto, mencionou que havia “duas pequenas nuvens” no horizonte da física: os resultados negativos do experimento de Michelson e Morley, e a dificuldade em explicar a distribuição de energia na radiação de um corpo negro.

4. Novas Descobertas Experimentais O estudo de descargas elétricas em gases rarefeitos levou à descoberta dos raios catódicos

5. Novas Descobertas Experimentais Os raios catódicos levaram à descoberta dos raios X, que eram úteis mas misteriosos.

6. Novas Descobertas Experimentais J. J. Thomson, estudando os raios catódicos, descobriu o elétron. Mas que relação os elétrons tinham com os átomos da matéria?

7. Novas Descobertas Experimentais Os estudos de Henri Becquerel e do casal Curie levaram à descoberta da radioatividade e de estranhos elementos que emitiam energia de origem desconhecida.

8. Novas Descobertas Experimentais Os raios X e a luz ultravioleta podiam descarregar eletroscópios, e em alguns casos a luz visível também, mas o fenômeno não era compreendido: por que alguns tipos de luz não conseguem produzir o efeito fotoelétrico?

9. Os Problemas da Física no Final do Século XIX Efeito Fotoelétrico Heinrich Hertz (1887)

10. Os Problemas da Física no Final do Século XIX Efeito Fotoelétrico Philipp Lenard: Quando uma radiação de freqüência maior ou igual a 10 15 Hz incide sobre uma superfície metálica, ocorre emissão de elétrons. A emissão ocorre a alto vácuo, portanto os portadores de carga não são íons gasosos. A ação de um campo magnético confirma a carga negativa dos portadores a razão e/m fornecia a carga do elétron obtida por Millikan e Thomson

11. Quanto maior a intensidade da luz incidente, maior o número de elétrons arrancados do catodo, isto é, maior é o valor da corrente fotoelétrica. Os Problemas da Física no Final do Século XIX Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais Este resultado era esperado já que quanto maior a intensidade da luz, maior é a amplitude da onda luminosa (vetor campo elétrico). i FE I Frequência  da luz fixa.

12. Os Problemas da Física no Final do Século XIX Para medir a energia cinética máxima dos fotoelétrons, aplica-se uma ddp invertida, de modo que o fotoelétron ficará sob a ação de uma barreira de potencial. Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais

13. Os Problemas da Física no Final do Século XIX Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais Vc-Potencial de corte Incidindo luz de frequência fixa mas de intensidades diferentes a e b. Ec máx =e . Vc (J) Saturação da corrente fotoelétrica Era esperado que se a  b, então Ec a máx  Ec b máx Logo Vc a  Vc b O resultado experimental não confirma a teoria!!!!

14. Os Problemas da Física no Final do Século XIX A energia cinética máxima dos fotoelétrons é maior quanto maior a frequência da radiação incidente. Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais  2  1 Este resultado não corresponde ao previsto pela teoria!!!! Incidindo luz de frequências diferentes

15. Os Problemas da Física no Final do Século XIX Efeito Fotoelétrico – Resultados Experimentais  0 -limiar de frequências abaixo da qual o EFE não ocorre.

16. Os Problemas da Física no Final do Século XIX Efeito Fotoelétrico – Problemas com a Física Clássica O aumento da intensidade da radiação incidente deveria resultar no aumento do potencial limite 2) O efeito fotoelétrico deveria ocorrer para qualquer freqüência, dependendo apenas da intensidade da radiação incidente 3) Deveria existir um intervalo de tempo mensurável entre a absorção da energia da radiação e a emissão do elétron. Logo, a Física clássica não explica o EFE!!!