Efeito fotoelétrico

   Durante suas pesquisas sobre ondas de rádio, Hertz observou que a passagem de uma centelha em um circuito é facilitada pela passagem de outra centelha em suas vizinhanças. Aprofundando as investigações, ele descobriu que o efeito é causado pela luz ultravioleta emitida pela centelha.

   Em 1898, Ernest Rutherford demonstrou que, quando a luz ultravioleta incide em uma placa de metal, o ar na vizinhança da placa fica cheio de partículas carregadas negativamente. Com a descoberta do elétron, feita por Thomson, ficou claro que a luz ultravioleta provoca a ejeção de elétrons (fotoelétrons) da superfície iluminada. Este é o chamado efeito fotoelétrico.

   Em 1902, Philipp Lenard (1862 – 1947) realizou cuidadosas experiências e constatou que para cada tipo superfície que permitia a ocorrência do efeito fotoelétrico, havia uma frequência limite acima da qual o efeito era observado. A física clássica não explicava este fenômeno de maneira satisfatória.

   Mas, em 1905, Einstein supôs que a absorção da luz também é quantizada, e não somente durante a emissão como Planck havia afirmado. Com esta suposição, Einstein obteve uma equação relacionando a energia do fóton incidente com a energia do fotoelétron.

   Em 1916, Millikan confirmou experimentalmente a equação fotoelétrica proposta por Einstein. Ele chegou a afirmar: “Passei dez anos tentando mostrar que a equação fotoelétrica estava errada, mas os resultados experimentais mostraram que ela estava correta”. 

Robert Andrews Millikan (1868 – 1953) mediu o valor da carga elétrica elementar (carga do elétron) e confirmou, experimentalmente, a teoria de Einstein do efeito fotoelétrico. Recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1923. 

   Para Millikan, as suas experiências confirmavam apenas a validade da equação e não a ideia de que a luz poderia ser considerada como partículas chamadas de fótons (origem na palavra grega para “luz”).

   Somente em 1922, quando Arthur Holly Compton (1892 – 1962) mostrou que os fótons de raios X eram espalhados como se fossem partículas, é que Einstein deixou de ser o único a sustentar o conceito de fóton.

Fotoelétrons

   O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons de metais e outras substâncias quando absorvem energia de uma onda eletromagnética. Em 1887, Heinrich hertz observou que, ao iluminar com luz ultravioleta os elétrodos entre os quais se produz uma descarga elétrica, podia-se aumentar a intensidade da descarga.

   Isto sugeriu a disponibilidade de mais partículas carregadas, identificadas mais tarde como elétrons. Um ano depois, Wilhelm Hallwachs (1859-1922) observou emissões de elétrons quando iluminava a superfície de alguns metais, como Zn, Rb, K,Na.

   Os elétrons emitidos ou produzidos dessa maneira são chamados de fotoelétrons.