Que Einstein mudou completamente a nossa maneira de compreender o Universo com a sua famosa Teoria da Relatividade Geral, não é novidade para ninguém. No entanto há uma teoria de Einstein não tão famosa quanto a Relatividade, mas que foi de suma importância para o desenvolvimento da física moderna, e que lhe garantiu o Prêmio Nobel. Essa teoria é o Efeito Fotoelétrico.
Inicialmente o Efeito Fotoelétrico foi demonstrado por Frank Hertz. Ele percebeu que placas metálicas quando expostas a radiação eletromagnética adquiriam carga positiva. Notou também, que esse efeito somente ocorria com radiação eletromagnética de determinado comprimento de onda. Não entendeu? Segue aqui um exemplo:
Digamos que eu pegue um metal X, e o exponha a luz infravermelha(que no espectro da luz é um dos maiores comprimentos de onda). Esse metal não terá a sua carga alterada , ou seja, como mais tarde Thompson explicaria, esse metal não irá ejetar elétrons. No entanto, se submetermos esse mesmo metal X, à radiação da luz ultravioleta(menor comprimento de onda da luz), o metal ficará com carga positiva, e isso se deve ao fato de que a luz irá arrancar-lhe elétrons.
A física da época não era o bastante para explicar porque isso ocorria, uma vez que no século 19, acreditava-se que a luz se comportava apenas como onda. Portanto foi necessário dar a luz - e a toda forma de radiação eletromagnética- um carácter de partícula, daí surgiram os fótons(partículas da radiação eletromagnética)
Einstein então propôs uma equação, que relaciona a energia do elétron ejetado (E) na superfície, à frequência da luz incidente (n ) e à função trabalho do metal (f ), que é a energia necessária para o elétron escapar do material.
E = hn - f
Ou seja, quanto menor o comprimento de onda de determinada radiação eletromagnética, maior é a sua frequência e consequentemente a sua energia.
Então, se no exemplo anterior do metal X, a função trabalho do metal, ou seja, a energia necessária para arrancar-lhe elétrons, seja de 2,0 e/V, e incidíssemos sobre ele fótons com energia de 1,77 e/V, neste caso, o Efeito Fotoelétrico não ocorreria. Agora se o expormos a fótons de energia 2,25 e/V, os elétrons serão ejetados da superfície deste metal.
O interessante é que, a potência da fonte de luz não determina a ocorrência ou não do Efeito Fotoelétrico. Se naquele exemplo do metal X, aumentarmos a potência da lâmpada vermelha de 10W para 120W ou para 1200W, não fará diferença alguma. A potência da fonte emissora de luz está relacionada com a sua intensidade, ou seja, a quantidade de fótons que esta luz emite. No efeito fotoelétrico, um fóton interage com um elétron, independentemente da quantidade de fótons emitidos. A intensidade de luz é proporcional ao número de fótons e como consequência determina o número de elétrons a serem arrancados da superfície da placa metálica, mas para isto os fótons tem que possuir energia maior que a função trabalho do metal. E quanto maior a frequência maior é a energia adquirida pelos elétrons assim que eles saem da placa(é dada pela diferença entre a energia do fóton e a função trabalho do metal), mas se estiver abaixo da frequência de corte, os elétrons não recebem nenhum tipo de energia, e assim não saem da placa.
>