Photoelectric Effect
Albert Einstein mostrou que a dependência da frequência não podia ser justificada apenas pela teoria clássica das ondas, pelo que ele forneceu uma perspectiva das partículas. Em 1905 ele declarou que os fotões (nomeados por G.N. Lewis), eram “partículas de luz” que tinham uma energia semelhante à da equação de Planck. Esta equação afirma que a frequência e energia de um quantum de radiação electromagnética são proporcionais. A ideia de Einstein foi revolucionária porque trouxe uma nova perspectiva de olhar para a luz não só como uma onda, mas como uma partícula.
equação de Planck: E=hv constante de Planck: h=6.626×10-34 Js 
O fenómeno do efeito fotoeléctrico que os electrões são emitidos quando a luz atinge a superfície dos metais foi descoberto por Heinrich Hertz em 1888. Este processo é válido quando a luz incidente tem uma frequência superior a um determinado valor limiar. A quantidade de electrões ejectados é determinada pela intensidade da luz incidente, no entanto, a frequência da luz afecta as energias cinéticas dos electrões emitidos.
Por outras palavras, a intensidade pode ser descrita como o brilho de uma fonte de luz. Assim, ao aumentar a luminosidade, a intensidade aumenta, e o mesmo acontece com a energia libertada. A saída de energia será maior e quando isto acontece, a amplitude da onda de luz aumenta. Mas não importa quanta energia é aumentada ou quanto aumenta a amplitude quando se trata de tentar emitir electrões a partir de uma superfície metálica. Para o fazer, a frequência deve aumentar.
p>Incremover o brilho (mantém a frequência e a energia)–>Incrementa a Intensidade (aumenta# do fotão
ons)–>Aumento # de electrões emitidos
Increase frequency–>Aumento da energia cinética dos electrões
Einstein explicou que a luz tinha a característica de uma partícula (fotão) com a energia do fotão de E=hv. Ele concluiu que se a frequência limite do metal fosse maior que a frequência do fotão, então o fotão não terá qualquer efeito quando bombardear a superfície do metal. Contudo, se o fotão atingisse a frequência limite, poderia provocar a emissão de um electrão. Para emitir mais electrões, a fonte de luz deve ser iluminada para aumentar a intensidade, o que ainda mantém a frequência da luz e a mesma energia, mas aumenta o número de fotões.
Frequência de limiar: Vo= (eVo)/h = função de trabalho/ constante do plano
O efeito fotoeléctrico pode ocorrer mesmo com a luz de frequência mais baixa chamada de frequência limiar.
Fotoelectrões são libertados quando a energia do fotão (hv) é maior do que a função de trabalho. A energia em excesso é libertada como energia cinética no fotoeléctron ejectado e é proporcional à frequência da luz.
O diagrama acima ilustra um electrão a ser atingido por um fotão de energia, o que lhe permite ultrapassar a função de trabalho ligando-o à superfície metálica. Como resultado, um fotoelectrão é emitido com energia cinética.
Aplicando a lei da conservação de energia obtemos a equação: hv =eVo+(1/2)mv2
Para resumir, independentemente da intensidade da luz, não serão emitidos electrões se a frequência da luz estiver abaixo da frequência limite (Vo) da superfície metálica.
- Se a frequência da luz incidente estiver acima da frequência limite, então a energia cinética da partícula emitida aumentará linearmente em relação à magnitude da frequência.
- Se a frequência da luz incidente for superior à frequência limiar, o número de electrões emitidos é determinado pela intensidade. (NOTA IMPORTANTE: A energia cinética por electrão não muda se a intensidade for alterada, apenas quando a frequência é manipulada)
- Embora cada metal tenha a sua própria frequência limite única, todos eles têm padrões semelhantes.