O documento discute conceitos fundamentais da física moderna, como a relação entre eletromagnetismo e luz, a constante de Planck e o efeito fotoelétrico. Destaca a evolução do entendimento científico desde as teorias de Maxwell até os experimentos de Hertz e Einstein, enfatizando a natureza quântica da luz. Também apresenta a energia do fóton e sua interação com elétrons em várias situações experimentais.

1. Física Moderna I Prof. Ubirajara Neves
professorbira.com
terça-feira, 21 de agosto de 12 1

2. A síntese entre o eletromagnetismo e a luz
Física Moderna I
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3. Uma carga elétrica em repouso gera,
ao seu redor, um campo elétrico.
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4. A corrente elétrica gera
um campo magnético.
André-Marie Ampère (1775-1836)
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5. Um campo magnético
variável induz
uma força eletromotriz.
Michael Faraday
(1791-1867)
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6. Um campo elétrico
variável induz um
campo magnético, e
um campo magnético
variável induz um
campo elétrico.
James Clerk Maxwell
(1831-1879)
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7. Campos variáveis
propagam-se pelo
espaço como uma
onda eletromagnética.
James Clerk Maxwell
(1831-1879)
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8. Obteve em laboratório as
ondas eletromagnéticas
previstas por Maxwell.
Reforçou a hipótese
da natureza eletromagnética
da luz.
Heinrich Hertz
(1857-1894)
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9. “
“
A luz necessita de um meio para se propagar:
o éter.
Imaginemos que todo o universo esteja preenchido
por éter, cuja única propriedade é o
repouso absoluto.
James Clerk Maxwell
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10. A constante de Planck
Física Moderna I
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11. Final do século XIX:
“A Física já desvendou todos os mistérios da natureza.”
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12. Constante de Planck
Elo entre a Física
Clássica e a Física
Moderna
Max Planck
(1858-1947)
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13. Corpo negro:
absorvente ideal (e emissor ideal) de calor.
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14. A radiação do corpo negro está relacionada
com sua temperatura.
(séc. XIX)
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15. A frequência é proporcional à quarta
potência de sua temperatura.
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16. Catástrofe do ultravioleta
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17. A energia emitida por um corpo negro
é proporcional a sua frequência.
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18. terça-feira, 21 de agosto de 12 18

19. A energia só pode ser irradiada ou absorvida
em quantidades múltiplas de hf.
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20. “
Qualquer ente físico com grau de liberdade
cuja coordenada executa oscilações
harmônicas simples pode possuir apenas
energias totais que satisfaçam à relação
Princípio
de
Equipartição de
Energia
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21. Seja um pêndulo de massa 10g preso a um fio leve
de comprimento 10cm e oscilando com pequena
amplitude. Determine o valor das quantidades de energia
em que a energia desse pêndulo varia.
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22. Resolução na Lousa
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23. O efeito fotoelétrico
Física Moderna I
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24. Luz
incidente
Elétron
arrancado
Placa
metálica
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25. A energia cinética dos elétrons ao saltarem da placa é dada
pela diferença entre a energia da radiação incidente (E) e a
função trabalho (W).
Função trabalho (W) é a energia
necessária para fazer o elétron
saltar da placa.
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26. terça-feira, 21 de agosto de 12 26

27. Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=WO38qVDGgqw
terça-feira, 21 de agosto de 12 27

28. http://b-nev.es/PdLWhj
terça-feira, 21 de agosto de 12 28

29. Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=xlL_siyQtJI
terça-feira, 21 de agosto de 12 29

30. Fotocélula
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31. Células
fotovoltaicas
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32. (UNICAMP) O efeito fotoelétrico, cuja descrição por
Albert Einstein está completando 100 anos em 2005,
consiste na emissão de elétrons por um metal no qual
incide um feixe de luz. No processo, “pacotes” bem
definidos de energia luminosa, chamados fótons, são
absorvidos um a um pelos elétrons do metal. O valor da
energia de cada fóton é dado por Efóton = h⋅f, em que
h = 4,0 ×10–15eV⋅s é chamada constante de Planck e f é a
frequência da luz incidente.
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33. Um elétron só é emitido do interior de um metal se a
energia do fóton absorvida for maior que uma energia
mínima. Para os elétrons mais fracamente ligados ao
metal, essa energia mínima é chamada de função trabalho
W e varia de metal para metal (ver tabela a seguir).
Considere c = 300 000km/s.
Metal W (eV)
césio 2,1
potássio 2,3
sódio 2,8
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34. (a) Calcule a energia do fóton (em eV), quando o
comprimento de onda da luz incidente for 5 ×10–7m.
Resolução na Lousa
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35. (b) A luz de 5 ×10–7m é capaz de arrancar elétrons de
quais dos metais apresentados na tabela?
Metal W (eV)
césio 2,1
potássio 2,3
sódio 2,8
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36. (c) Qual será a energia cinética de elétrons emitidos pelo
potássio, se o comprimento de onda da luz incidente for
3 ×10–7m? Considere os elétrons mais fracamente ligados
do potássio e que a diferença entre a energia do fóton
absorvido e a função trabalho W é inteiramente
convertida em energia cinética.
Resolução na Lousa
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37. Prof. Ubirajara Neves
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