A luz: Onda ou Partícula?

Esta apresentação fala sobre ondas, espectro eletromagnético e os primeiros registros sobre o Efeito Fotoelétrico.

1. A luz como uma onda e como uma partícula

2. O que é uma onda? “Uma onda é uma oscilação ou perturbação que se propaga no espaço, carregando energia, mas sem transporte de matéria”. Pode ser: Mecânica Eletromagnética

3. Ondas Eletromagnéticas Onda eletromagnética: Se propaga no vácuo (Não precisa de um meio material) É uma onda transversal

4. Ondas Eletromagnéticas Frequência: número de oscilações que seus campos elétrico e magnético realizam durante um segundo. Velocidade de propagação: Comprimento de onda : distância entre valores repetidos sucessivos num padrão de onda.  

5. Espectro Eletromagnético

6. Espectro Eletromagnético

7. Espectro da Luz visível A faixa do espectro que corresponde ao vermelho possui o maior comprimento de onda e portanto a menor frequência; A faixa do espectro que corresponde ao violeta possui o menor comprimento de onda e portanto maior frequência.

8. Espectro da Luz visível

9. Espectro da Luz visível

10. Luz onda ou partícula? Em 1887, Henrich Hertz, observou um fenômeno interessante: em uma de suas atividades experimentais, ele notou que faíscas no transmissor aumentavam a sensibilidade do detector. Em 1903, Philip Lenard conseguiu identificar a incidência de radiação ultravioleta juntamente com as faíscas e, montou então um experimento para verificar o fenômeno. Através deste experimento percebeu que a luz arrancava cargas elétricas (ainda não fora descoberto o elétron) de uma placa emissora.

11. Luz onda ou partícula? Em 1900 o físico Max Planck lançou a hipótese de que os corpos aquecidos emitiam energia radiante em pacotes discretos, o qual ele denominou de quanta. De acordo com ele, a energia de cada pacote era proporcional à frequência da radiação.   Para tornar esta equação exata foi introduzida uma constante de proporcionalidade h. Essa constante foi chamada de constante de Planck (h), em homenagem ao físico. A constante de Planck é dada pelo número resultante do quociente entre a energia pela sua frequência. Essa constante é uma grandeza fundamental da natureza que serve para estabelecer um limite inferior para a pequenez das coisas. Esta grandeza é comparada a em grau de importância a velocidade da luz e a constante universal da gravidade! h = constante de Planck ( 6,63 x 10 –34 J.s ) A equação abaixo expressa a menor quantidade de energia que pode ser convertida em luz de frequência f. A radiação luminosa não é emitida de maneira contínua, mas como uma corrente de fótons, cada um deles vibrando com uma frequência f e transportando uma energia igual hf .  

12. Luz onda ou partícula? Em 1905 o físico alemão Albert Einstein propõe que a radiação eletromagnética (incluindo a luz) não se distribui uniformemente pelo espaço como sugere a teoria ondulatória da luz. Ela se concentra em pequenos quanta de energia. Segundo ele a energia chega aos elétrons em pacotes. Cada pacote é um “quantum” de energia, ou seja, carrega uma quantidade bem definida de energia. Os “quanta” de energia radiante foram batizados de fótons. No efeito fotoelétrico, os fótons interagem com a matéria como se fossem partículas, mas a sua propagação no espaço tem um comportamento ondulatório . A onda eletromagnética ao incidir sobre o material transfere aos seus elétrons certa energia. Uma parte dessa energia é usada para realizar o trabalho de “arrancar” o elétron do material, o restante é transformado em energia de movimento para o elétron (energia cinética). Esse fenômeno pode acontecer com vários materiais, mas pode ser mais facilmente observado nos metais.