Efeito Fotoelétrico

• Como foi descoberto?

    A descoberta deve-se a observação feita pela primeira vez em 1887, de forma acidental por Frank Hertz, logo após ele ter demonstrado a natureza ondulatória da luz. Em 1899, J. J. Thompson demonstrou que as partículas ejetadas da placa de metal eram elétrons.

O grande problema do efeito era que a energia dos elétrons ejetados não mudava com a intensidade da luz incidente, enquanto se esperava que a energia deles aumentasse quando expostos a um maior fluxo de energia eletromagnética. Lembrando que o efeito podia se comportar ora como onda ora como partícula, dependendo do experimento.

• O que é este efeito?

O Efeito Fotoelétrico ocorre quando uma luz de determinada frequência incide numa superfície de metal e faz com que elétrons sejam ejetados da superfície. Outra placa com maior energia potencial elétrica pode ser colocada na frente da primeira placa sem que seja iluminada para absorver os elétrons da primeira placa e para que se possa medir a corrente fotoelétrica. A aplicação desse efeito acontece através das células fotoelétricas ou fotocélulas, as quais podem ser de vários tipos como, por exemplo, a célula fotoemissiva e a célula fotocondutiva. Células fotoelétricas ou fotocélulas são dispositivas que tem a capacidade de transformar a energia luminosa, seja proveniente do Sol ou de qualquer outra fonte, em energia elétrica podendo funcionar como geradora de energia elétrica ou mesmo como sensor capaz de medir a intensidade luminosa como, por exemplo, as portas automáticas.

(Legenda 1. No esquema acima, é representado basicamente como funciona o efeito fotoelétrico, transformando a energia luminosa em elétrica)

• Qual tipo de célula é necessária para desenvolver este efeito? Como é chamada?

Resumindo, a célula fotoelétrica é um dispositivo que têm a capacidade de transformar energia luminosa em energia elétrica. Existem vários tipos da mesma, dentre as quais podemos citar algumas que têm larga utilização atualmente, como: Silício Cristalino, Silício Amorfo, CIGS, Arseneto de Gálio e Telureto de Cádmio. Essas células são aplicadas tanto em painéis solares como também em monitores de LCD e de plasma.

       O efeito fotoelétrico parece simples, mas intrigou bastantes cientistas, só em 1905, Einstein explicou devidamente este efeito e com isso ganhou o Prêmio Nobel.

       Mesmo não sendo visivelmente difícil, uma das dúvidas que se tinha a respeito era que quanto mais se diminuía a intensidade do feixe de luz o efeito ia desaparecendo e a respeito da frequência da fonte luminosa também intrigava muito os cientistas, pois ao reduzir a frequência da fonte abaixo de certo valor o efeito desaparecia (chamado de frequência de corte), ou seja, para frequências abaixo deste valor independentemente de qualquer que fosse a intensidade, não implicava na saída de nenhum único elétron que fosse da placa metálica.

         Einstein com a teoria dos fótons explicou que, a intensidade de luz é proporcional ao número de fótons e que como consequência determina o número de elétrons a serem arrancados da superfície da placa metálica e, quanto maior a frequência maior é a energia adquirida pelos elétrons assim eles saem da placa e abaixo da frequência de corte, os elétrons não recebem nenhum tipo de energia, assim não saem da placa.

• Para que serve nos dias de hoje?

(Legenda 2. Facilmente visto em entradas de grandes shoppings ou supermercados, utiliza deste efeito para funcionar seu mecanismo automático)

         Além das portas automáticas, atualmente, o efeito fotoelétrico é utilizado em outros lugares no nosso cotidiano. Graças ao efeito fotoelétrico tornou-se possível o cinema falado, assim como a transmissão de imagens animadas. Permitiu também a invenção e a construção de maquinarias capaz de produzir peças sem intervenção alguma do homem. Não se pode esquecer ainda dos aparelhos cujo funcionamento assenta no aproveitamento do efeito fotoelétrico controlam o tamanho das peças melhor do que o pode fazer qualquer operário permite acender e desligar automaticamente a iluminação de ruas, abrir e fechar portas de lojas, etc. 

         Os aparelhos deste tipo tornam possível à prevenção de acidentes. Por exemplo, nas empresas industriais uma célula fotoelétrica faz parar quase instantaneamente uma prensa potente e de grande porte se, digamos, o braço dum operário, por casualidade, na zona de perigo.