ENERGIA E ASTRONOMIA
3ª SÉRIE
EFEITO FOTOELÉTRICO E EFEITO FOTOVOLTAICO
AULA 54
OBJETIVO DA AULA
PARA INÍCIO DE CONVERSA
O que Einstein e Planck tem a ver com a porta automática?
Max Planck
Albert Einstein
LUZ QUE ABRE PORTAS!
OLHEM!
Anote, em seu caderno, a questão que deve responder até o final desta aula:
https://morumbisul.com.br/wp-content/uploads/2021/06/189-1.jpg - Colorizada através do site https://picwish.com/pt/photo-colorizer
LUZ É ONDA OU PARTÍCULA?
Iniciamos esta aula, rememorando um debate marcante na história da ciência, o tema “Luz, onda ou partícula”. Entre os principais acontecimentos e personagens:
Século XVII: Isaac Newton considera a luz como partícula, por entender que não sofria difração, fenômeno tipicamente ondulatório. No mesmo século, Christiaan Huygens propôs que a luz deveria ser interpretada com um caráter ondulatório.
Isaac Newton (1643- 1727)
Christiaan Huygens (1629- 1695)
Século XIX: Thomas Young, em 1802, realiza o experimento da dupla fenda que evidencia fenômenos como difração e interferência, característicos de ondas.
https://www.bbvaopenmind.com/wp-content/uploads/2015/06/BBVA-OpenMind-Augusto-Belendez-Thomas-Young1-1.jpg
Thomas Young (1773 1829)
https://mybigtoe.com.br/wp-content/uploads/double-slit-experiment-large1.jpg
A imagem formada no anteparo.
Esquema de representação do experimento de Young.
Século XX: �Einstein e Max Planck propunham que a luz era quantizada, ou seja, formada por minúsculos pacotes de energia. Entretanto, esses cientistas não descartaram a ideia ondulatória sobre a luz.
A LUZ DO PRÊMIO NOBEL
Como reconhecimento por trabalhos relacionados à luz, Max Planck e Einstein (foto), receberam em 1918 e 1921, respectivamente, o prêmio Nobel.
Max Planck recebeu a honraria por determinar quanta (pacote múltiplo) de energia. Albert Einstein, pela explicação do Efeito Fotoelétrico.
https://morumbisul.com.br/wp-content/uploads/2021/06/189-1.jpg - Colorizada através do site https://picwish.com/pt/photo-colorizer
Século XX: �No mesmo século, as contribuições de Louis de Broglie, trouxeram o conceito de dualidade onda-partícula da luz.
https://engineersblog.net/wp-content/uploads/2024/01/Biography-of-famous-Scientist-Louis-de-Broglie.jpg
Louis de Broglie (1892 – 1987)
PRATICANDO 1
Analise a tirinha abaixo:
Converse com seus colegas e professor(a) e, escreva em seu caderno, o conceito físico contido nesta tirinha.
Caráter dual da luz.
1 min.
EFEITO FOTOELÉTRICO
Consiste na emissão de elétrons por certos materiais, geralmente metálicos, quando iluminados por ondas eletromagnéticas de frequências específicas.
Esquema efeito fotoelétrico
Nessa situação, ao interagir com a matéria, a luz comporta-se como uma partícula, transferindo energia para os elétrons, ejetados para fora do material.
APLICAÇÕES: EFEITO FOTOELÉTRICO
https://ideiasegadgetshome.files.wordpress.com/2019/03/torneira-automatica.gif
PRATICANDO 1
Simulação: efeito fotoelétrico
Analise esta simulação ao lado e, em seguida, escreva em seu caderno:
O valor de corrente elétrica e o número de elétrons ejetados do metal são alterados.
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/photoelectric
PRATICANDO 1
Simulação: efeito fotoelétrico
b) Com comprimento de onda constante, fixado em 400 nm, o que acontece quando se aumenta a intensidade da luz emitida?
Aumenta a corrente elétrica estabelecida.
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/photoelectric
EFEITO FOTOVOLTAICO
O efeito fotoelétrico é caracterizado pela emissão de um elétron de um metal após exposição a radiação com energia suficiente.
O efeito fotovoltaico é diferente porque o surgimento de uma tensão acontece em materiais semicondutores. Além disso, é um processo interno, pois a tensão é gerada no material.
Veja como acontece o efeito fotovoltaico…
Embora o efeito fotoelétrico e o efeito fotovoltaico estejam relacionados, eles são processos distintos. Acompanhe:
Tensão (V)
https://www.eletrica.ufpr.br/edu/Sensores/2000/luischan/anim1.gif
http://penta3.ufrgs.br/fisica/energia/Energia_solar/efeito_fotovoltaico.html
No detalhe!
Satélites e telescópios espaciais utilizam módulos fotovoltaicos para o suprimento de energia elétrica por meio da radiação solar. Futuramente, a NASA planeja o envio de naves ao espaço com essa tecnologia.
APLICAÇÕES: EFEITO FOTOVOLTAICO
Módulos fotovoltaicos nos telhados de empresas e residências que possuem sistemas de energia fotovoltaica.
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Max Planck
Albert Einstein
LUZ QUE ABRE PORTAS!
OLHEM!
De volta ao começo!
O que Einstein e Planck tem a ver com a porta automática?
Como vimos, a explicação do efeito fotoelétrico foi dada em 1905 por Albert Einstein, que desenvolveu a ideia de Planck sobre a emissão quantizada da luz. A porta automática é uma das aplicações do efeito fotoelétrico.
O QUE VIMOS?
Na aula de hoje, conhecemos aplicações relacionadas aos efeitos fotoelétrico e fotovoltaico.
PARA
Livro didático
Coleção Multiversos,
Vol. 6: Ciência, tecnologia e cidadania.
Págs. 142 – 144
Professor(a), caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse: https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5
REFERÊNCIAS
GONÇALVES FILHO, Aurélio. Física: interação e tecnologia. Vol. 3. Aurélio Gonçalves Filho, Carlos Toscano. 2ª ed. – São Paulo: Leya, 2016.
HEWITT, Paul G. Fundamentos de Física Conceitual – tradução Trieste Ricci. – Porto Alegre: Bookman, 2009.
PARANÁ. Trilha Energia e Astronomia. Secretaria de Estado da Educação. Curitiba, 2023.
CEMIG. O efeito fotoelétrico: a magia por trás das placas solares! Disponível em: https://oticketverde.com.br/o-efeito-fotoeletrico-a-magia-por-tras-das-placas-solares-desconto-na-conta-da-cemig/ - Acesso em: 15 mai. 2024.
OLIVEIRA, Heise Alana N. SILVA, Kelven Oliveira. LIMA, Tamara Santos. A diferença entre o efeito fotovoltaico e o efeito fotoelétrico. Universidade Federal de Sergipe. São Cristóvão, 2018.