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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - UFABC AMILCAR COSTA RELATÓRIO EFEITO FOTOELÉTRICO SANTO ANDRÉ 2015

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - UFABC

    AMILCAR COSTA

    RELATRIO EFEITO FOTOELTRICO

    SANTO ANDR

    2015

  • 1. Resumo

    O teste experimental relacionado ao efeito fotoeltrico teve trs objetivos principais.

    1) Determinao da constante de Planck (h), atravs do grfico do mdulo do potencial de

    parada pela frequncia

    2) confirmar que o potencial de corte dos foto eltrons ejetados pelo metal no depende da

    intensidade da radiao mas da frequncia da radiao incidente;

    3) verificar que o potencial de parada se altera em razo da frequncia de luz que incide

    sobre o metal.

    2. Introduo

    2.1. O Efeito Fotoeltrico

    O efeito fotoeltrico consiste, basicamente, na emisso de eltrons induzida pela ao da

    luz. Para se observar este efeito de forma simples, pode-se utilizar uma lmina de zinco

    ligada a um eletroscpio de folhas, como na Figura1.

    Inicialmente mede-se a velocidade de

    descarga do eletroscpio, com a lmina

    carregada positiva e negativamente. A

    lmina ento iluminada com a luz de uma

    lmpada de arco voltaico, que tem boa

    quantidade de radiao ultravioleta. Dois

    efeitos podem ser observados:

    a) se a lmina de zinco est carregada

    positivamente a velocidade de descarga do eletroscpio no se modifica;

    b) no entanto, se a lmina estiver carregada negativamente, o eletroscpio se descarrega

    (as folhas se aproximam) com grande rapidez.

  • Os dois resultados so consistentes com a interpretao de que a luz provoca a emisso

    de eltrons quanto interage com a lmina. Se a lmina est carregada negativamente, os

    eltrons so removidos e o eletroscpio se descarrega. Se est carregada positivamente,

    os eltrons eventualmente emitidos sob a ao da luz so atrados e voltam lmina e,

    consequentemente, o tempo de descarga do eletroscpio no varia. Quando se utiliza luz

    de outros comprimentos de onda, vermelho, por exemplo, no se observa nenhuma

    modificao na descarga do eletroscpio, independente da intensidade do feixe de luz. Isto

    observado tambm quando se coloca um filtro de vidro transparente na trajetria do feixe

    luminoso. Como conhecido, o vidro um excelente filtro ultravioleta. Pode-se concluir,

    ento, que a parte do espectro luminoso de alta frequncia que provoca o fenmeno do

    efeito fotoeltrico. A dependncia com a frequncia, apesar de parecer simples, no pode

    ser explicada com base na teoria ondulatria da luz. No se compreende por que as ondas

    de luz de pequena frequncia no provocam a emisso de eltrons mesmo nos casos em

    que a amplitude da onda (a intensidade do campo eltrico) grande. A Figura 2 mostra o

    desenho esquemtico de um aparelho bsico para a realizao de experimentos de

    investigao do efeito fotoeltrico.

    Luz ultravioleta incide sobre a superfcie metlica

    C, provocando a emisso de eltrons da placa.

    Se alguns desses eltrons atingirem a placa A,

    haver corrente no circuito. Note que, se a placa

    C est sob potencial positivo, o campo eltrico

    na regio entre as placas ser tal que o eltron

    ser desacelerado, perdendo energia cintica ao

    longo do percurso entre as placas.

    Os experimentos realizados por Lenard mostram

    que o nmero de eltrons que atingem a placa A diminui medida que o potencial V entre

    as placas (C+ A) cresce, indicando que somente os eltrons que tenham energia cintica

    iniciais (m v / 2) maiores que eV podem atingir a placa A. Existe um potencial de

    frenagem V0 para o qual nenhum eltron chega a placa A, ou seja,

    o

    max.

    m v= e V

    2

  • Por outro lado, se invertemos o potencial V entre as placas (A+ C-), desde que os eltrons

    emitidos transitam, agora acelerados, todos os eltrons que se desprendem da placa C

    atingem a placa A. Deste modo, a corrente I no depende, neste caso, do potencial V

    elevado entre as placas. O potencial de frenagem Vo depende da frequncia, mas no

    depende da intensidade da luz incidente, o que pode ser visto nas Figuras 3 e 4.

    A corrente I no circuito, que mede o nmero de eltrons que atinge a placa A,

    diretamente proporcional intensidade incidente. O resultado experimental obtido,

    revelando a independncia de Vo em relao intensidade da luz incidente

    surpreendente no modelo ondulatrio.

    Na viso ondulatria clssica, o aumento da

    taxa de energia luminosa incidente sobre a

    placa C deveria aumentar a energia

    absorvida pelos eltrons e

    consequentemente aumentar a energia

    cintica mxima dos eltrons emitidos. O

    experimento demonstrava que no era isso

    que acontecia. A figura 4 mostra o grfico do

    potencial de frenagem para o sdio em

    funo da frequncia. Por exemplo, para

    uma frequncia de 1015 Hz obtm-se Vo = 2,2

    V. Assim, desconsiderando-se a energia

    necessria para o eltron se desprender da

    superfcie, foi cedida ao mesmo, pela

    radiao, uma energia igual a 2,2 eV.

    Figura 3 Grfico corrente eltrica versus tenso

    Figura 4 Grfico potencial versus frequncia

    Levando em conta o modelo ondulatrio, um feixe de intensidade igual a 1010 W / m2, de

    frequncia 1015 Hz, incidindo em um tomo de sdio de raio aproximadamente 1010 m,

    capaz de transferir ao tomo (ou a um de seus eltrons), em 1 segundo, uma energia igual

    a 10 30 joules 2. 10 11 eV, e, para completar a energia cintica adquirida pelo eltron

    necessrio um tempo aproximado de 1011 segundos, ou, cerca de 4.000 anos.

    Considerando uma proposta feita por Rayleigh esse tempo se reduz para cerca de 5 horas.

    Entretanto, verificado experimentalmente, para as condies descritas, que o tempo para

    a emisso de um eltron muito pequeno, ocorrendo emisso logo aps a incidncia da

  • radiao. Este fato indica a impropriedade da teoria ondulatria para explicar o fenmeno.

    Em 1905, Einstein demonstrou que o resultado experimental poderia ser explicado se a

    energia luminosa no fosse distribuda continuamente no espao, mas fosse quantizada,

    como pequenos pulsos, cada qual denominado de fton. A energia de cada fton h,

    onde a frequncia e h a constante de Planck.

    Um eltron ejetado de uma superfcie metlica exposta a luz, recebe a energia necessria

    de um nico fton. Quando a intensidade da luz, de uma certa frequncia, for aumentada,

    maior ser o nmero de ftons que atingiro a superfcie por unidade de tempo, porm a

    energia absorvida por um eltron ficar imutvel. Um eltron, dentro de um metal, est

    sujeito a uma forte energia potencial das partculas vizinhas e tambm da prpria

    superfcie. Essa energia potencial, que chamaremos de , necessita ser vencida para que

    a emisso ocorra. Assim, o eltron, ao receber a energia do fton ter uma energia cintica

    igual a

    m v= h

    2

    Se o eltron est na superfcie a relao torna-se

    0 0

    mxima

    m ve V = h

    2

    onde 0 chamada funo trabalho e representa a quantidade de trabalho necessrio para

    retirar a eltron da superfcie. Esta equao foi a soluo proposta por Einstein, em seu

    trabalho de 1905, para o efeito fotoeltrico. Pode-se, ainda, definir a frequncia de corte,

    ou seja, o valor limite da frequncia para o qual ainda existe emisso. Isto calculado

    considerando tal que a energia cintica mxima seja muito prxima de zero. Nesta

    situao, temos

    00

    h

    onde 0 a frequncia de corte.

    Dessa maneira, podemos ainda escrever,

    eV0 = h ( - 0 )

  • e o potencial de frenagem V0 tem dependncia linear com a frequncia, e que concorda

    com os dados experimentais obtidos por Millikan em 1916. Desses resultados, Millikan

    pde encontrar, calculando a inclinao da reta para vrios materiais, o valor da constante

    de Planck, h, e verificar a concordncia com valores anteriormente encontrados.

    2.2. Teoria da medida

    O modelo simples de foto emisso de metais cumpre a equao de Einstein

    o 0

    max.

    m v= e V h

    2

    Quando iluminamos o ctodo da clula fotoeltrica com a luz monocromtica de h > 0 ,

    os eltrons emitidos carregam a energia cintica, que varia entre o valor zero e o valor h

    0. Essa energia causa uma foto corrente entre o ctodo e o nodo at mesmo sem

    diferena de potencial entre eles. Alm disso, os eltrons podem superar a barreira de

    potencial com o nodo negativo com relao ao catodo e constituem uma corrente

    convencional na direo oposta. Aumentando a d.d.p. inversa (nodo negativo em relao

    ao ctodo) podemos suprimir a foto corrente com uma certa d.d.p. Vo. Nesta situao a

    energia cintica mxima exatamente gasta para vencer a barreira de potencial. Variando-

    se o comprimento de onda da iluminao podemos obter uma dependncia de Vo com 1/

    , que deve ser linear

    00

    hcV = -

    e e

    A partir do grfico (Vo x 1/ ) determinamos 0 da interseo da reta com o eixo 1/ e a

    constante de Planck dada pela inclinao da reta.

  • 3. Descrio Experimental

    Aparelho AP 8209

    1. Caixa com filtros pticos (365 nm, 405 nm, 436 nm, 546 nm, 577 nm), aberturas (2 mm

    de dimetro, 4 milmetros de dimetro, 8 mm de dimetro)

    2. Fonte de luz de mercrio

    3. Base

    4. Fotodiodo

    5. Alimentador de energia

    6. Medidor

    Cabo de alimentao para a fonte de alimentao

    Cabo de energia para o efeito fotoeltrico

    Cabo conector para fotodiodo

    Banana-plug vermelho e azul

    1

    2 4

    3 6

    5

  • 3.1. Experimento 1: medir e calcular a constante de Planck

    Antes de iniciar o experimento necessrio calibrar o aparelho e aquecer a lmpada.

    Preparao antes da medio

    1. Cubra a janela do gabinete onde se encontra a lmpada de mercrio.

    2. Acender a lmpada de mercrio.

    3. Deixar que a fonte de luz e o aparelho esquentem por 20 minutos.

    4. No aparelho, ajuste a tenso para -2 - 2 V.

    5. Para calibrar o amplificador para zero, primeiro desligue os cabos 'A', 'K', e (terra) do

    aparelho.

    6. Pressione o boto de calibrao.

    7. Ajuste o boto de calibrao at que a corrente seja zero.

    8. Pressione o boto fototubo sinal para medir.

    9. Volte a ligar o 'A', 'K', e 'seta para baixo' (terra) cabos para a parte de trs do aparelho.

    3.1.1. Medio

    1. Colocamos a abertura de 4 mm de dimetro e o filtro de 365 nm para a janela do

    invlucro.

    2. Retiramos a tampa da fonte de luz.

    3. Ajustamos a tenso at que o ampermetro indicou zero.

    4. Determinamos a intensidade do potencial de parar para a 365 nm comprimento de onda.

    (Tabela 1)

    5. Cobrimos a fonte de luz

    6. Colocamos o filtro de 405 nm.

    7. Retiramos a tampa da fonte de luz.

    8. Ajustamos a tenso at que o ampermetro indicou zero.

  • 9. Determinamos a intensidade do potencial de parar para a 405 nm comprimento de onda.

    (Tabela 1)

    10. Cobrimos a fonte de luz

    11. Repetimos o procedimento de medio para os outros filtros.

    12. Aps coletar as medidas, a abertura de 2 mm foi substituda pela abertura de 4 mm e

    posteriormente pela de 8 mm. Em todas as situaes foram repetidos os procedimentos de

    1 a 11 (Tabelas 2 e 3).

    3.2. Experimento 2: Caractersticas de medio de corrente e tenso de linhas

    espectrais - Frequncia constante e Intensidade diferente.

    Antes de iniciar o experimento necessrio calibrar o aparelho e aquecer a lmpada.

    Esta seo apresenta as instrues para medir e comparar o atual versus tenso

    caractersticas de uma linha espectral em trs intensidades de luz diferentes.

    3.2.1. Medio - Frequncia constante e diferentes intensidades

    1. Coloque a abertura de 2 mm de dimetro e o filtro de 436 nm para a janela do invlucro.

    2. Retiramos a tampa da fonte de luz.

    3. Ajustamos o boto de tenso -2- + 30 V para que a exibio seja zero. Anotamos a

    tenso e corrente na Tabela 4.

    4. Aumentamos a tenso por uma pequena quantidade (1 V). Anotamos a nova tenso e

    corrente na Tabela 4.

    5. Continuamos a aumentar a tenso pelo mesmo pequeno incremento e continuamos a

    anotar os valores encontrados at 30 V

    6. Cobrimos a fonte de luz

    7. Repetimos o procedimento de medio para as outras aberturas (4mm e 8 mm).

  • 3.3. Experimento 3: caractersticas de medio de corrente e tenso das linhas

    espectrais - frequncias diferentes, intensidade constante

    Antes de iniciar o experimento necessrio calibrar o aparelho e aquecer a lmpada.

    Esta seo apresenta as instrues para medir e comparar o atual versus tenso

    caractersticas de trs linhas espectrais, 436 nm, 546 nm e 577 nm, mas com a mesma

    intensidade de luz.

    3.3.1. Medio - frequncias diferentes, de intensidade constante 436 nm de

    comprimento de onda

    1. Coloque a abertura de 2 mm de dimetro e o filtro de 436 nm para a janela do invlucro.

    2. Retiramos a tampa da fonte de luz.

    3. Ajustamos o boto de tenso -2- + 30 V para que a exibio seja zero.

    4. Aumentamos a tenso por uma pequena quantidade (1 V). Anotamos a nova tenso e

    corrente na Tabela 5.

    5. Continuamos a aumentar a tenso pelo mesmo pequeno incremento e continuamos a

    anotar os valores encontrados at 30 V

    6. Cobrimos a fonte de luz

    7. Repetimos o procedimento de medio para os outros filtros (546 nm e 577 nm de

    comprimento de onda)

  • 4. Resultados de medies, clculos e anlise de dados

    4.1. Experimento 1

    4.1.1. Dados experimentais para abertura de 2 mm

    Medidas 1 2 3 4 5

    Comprimento de

    onda (nm) 365 405 436 546 577

    Frequncia (1014 Hz)

    8214 7408 6879 5490 5196

    Potencial de Parada (V)

    (0,002 V)

    -1,441 -1,06 -0,871 -0,248 -0,164

    Tabela 1 Potencial de parada e frequncia

    Com os dados da tabela construmos a curva Potencial de parada versus frequncia.

    Grfico 1: Potencial de Parada x Frequncia

    Atravs da anlise do grfico e das equaes disponveis para o efeito fotoeltrico

    podemos concluir que a constante de Planck pode ser obtida atravs da curva de potencial

    acima.

    00

    hV = -

    e e

    y = 0,4253x - 2,0662 R = 0,9985

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    1,4

    1,6

    0 5 10

    Po

    ten

    cial

    de

    par

    ada

    (V)

    frequncia (1014Hz)

    abertura 2mm

    abertura 2mm

    Linear (abertura 2mm)

  • O coeficiente angular da reta igual a h

    e, de modo que a constante de Planck, h, o

    produto da carga do eltron (e = 1,6 10-19 C) e o coeficiente angular da reta.

    Sabendo que o coeficiente angular da reta vale 0,4253 10-14 , temos:

    h = coeficiente angular x e

    h = 0,4253 10-14 1,6 x 10-19

    h = 6,8048 10-34 J/s

    4.1.2. Dados experimentais para abertura de 4 mm.

    Medidas 1 2 3 4 5

    Comprimento de

    onda (nm) 365 405 436 546 577

    Frequncia (1014 Hz)

    8214 7408 6879 5490 5196

    Potencial de Parada (V)

    (0,002 V)

    -1,501 -1,115 -0,919 -0,344 -0,133

    Tabela 2 Potencial de parada e frequncia

    A partir dos dados da tabela acima foi elaborado um grfico de potencial de parada por

    frequncia, conforme segue:

    Grfico 2: Potencial de Parada x Frequncia

    y = 0,438x - 2,1051 R = 0,9967

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    1,4

    1,6

    0 2 4 6 8 10

    Po

    ten

    cial

    de

    par

    ada

    (V)

    frequncia (1014Hz)

    abertura 4mm

    abertura 4mm

    Linear (abertura 4mm)

  • Como j foi explicado, pode-se determinar a constante de Planck multiplicando o

    coeficiente angular de inclinao da curva pela carga elementar e, assim temos:

    h = coeficiente angular e

    h = 0,438 10-14 1,6 10-19

    h = 7,0080 10-34 J/s

    4.1.3. Dados experimentais para abertura de 8 mm.

    Medidas 1 2 3 4 5

    Comprimento de

    onda (nm) 365 405 436 546 577

    Frequncia (1014 Hz)

    8214 7408 6879 5490 5196

    Potencial de Parada (V)

    (0,002 V)

    -1,567 -1,174 -0,959 -0,394 -0,153

    Tabela 3 Potencial de parada e frequncia

    A partir dos dados da tabela acima foi elaborado um grfico de potencial de parada por

    frequncia, conforme segue:

    Grfico 3: Potencial de Parada x Frequncia

    y = 0,4492x - 2,1322 R = 0,9951

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    1,4

    1,6

    1,8

    0 2 4 6 8 10

    Po

    ten

    cial

    de

    par

    ada

    (V)

    frequncia (1014Hz)

    Abertura 8mm

    Abertura 8mm

    Linear (Abertura 8mm)

  • Como j foi explicado, pode-se determinar a constante de Planck multiplicando o

    coeficiente angular de inclinao da curva pela carga elementar e, assim temos:

    h = coeficiente angular e

    h = 0,4492 10-14 1,6 10-19

    h = 7,1872 10-34 J/s

    4.1.4. Anlise dos valores encontrados da constante de Planck

    Os valores obtidos para a constante de Planck para as abertura de 2 mm, 4 mm e 8 mm

    so:

    Abertura Constante de Planck (h) J.s-1

    2 mm 6,8048 10-34

    4 mm 7,0080 10-34

    8 mm 7,1872 10-34

    Mdia 7,0000 10 -34

    N34

    ii 1

    1h h 7,0000 10 J / s

    N

    2N-35

    h ii 1

    1(h h) 1,913254818 10 J / s

    N 1

    -35hh 1,104618184 10 J / s

    N

    Portanto, podemos escrever o valor mais provvel da constante de Planck,

    34h (7,0 0,1) 10 J / s

  • 4.2. Experimento 2

    Os dados coletados nessa tabela so referentes ao filtro de comprimento de onda de 436

    nm:

    ABERTURA 2 mm

    ABERTURA 4 mm

    ABERTURA 8 mm

    Tenso (V)

    (0,002 V)

    Corrente (10-11 A)

    (0,001 A)

    Tenso (V)

    (0,002 V)

    Corrente (10-11 A)

    (0,001 A)

    Tenso (V)

    (0,002 V)

    Corrente (10-11 A)

    (0,001 A)

    -1,990 -0,071 -1,990 -0,180 -1,990 -0,564

    -1,800 -0,061 -1,800 -0,178 -1,800 -0,548

    -1,600 -0,067 -1,600 -0,173 -1,600 -0,528

    -1,400 -0,065 -1,400 -0,166 -1,400 -0,511

    -1,200 -0,061 -1,200 -0,158 -1,200 -0,481

    -1,000 -0,045 -1,000 -0,114 -1,000 -0,345

    -0,800 0,260 -0,800 0,127 -0,800 0,367

    -0,600 0,294 -0,600 1,010 -0,600 3,440

    -0,400 0,721 -0,400 2,530 -0,400 8,910

    -0,200 1,235 -0,200 4,280 -0,200 15,480

    0,000 1,870 0,000 6,380 0,000 22,800

    0,500 3,790 0,500 12,380 0,500 43,500

    1,000 6,060 1,000 20,400 1,000 67,700

    2,000 11,570 2,000 39,800 2,000 139,300

    3,000 17,240 3,000 57,500 3,000 215,000

    4,000 22,100 4,000 74,400 4,000 277,000

    5,000 25,300 5,000 85,500 5,000 320,000

    6,000 29,930 6,000 97,900 6,000 360,000

    7,000 34,200 7,000 113,600 7,000 413,000

    8,000 38,700 8,000 128,900 8,000 470,000

    9,000 42,600 9,000 142,600 9,000 522,000

    10,000 46,390 10,000 156,000 10,000 571,000

    12,000 53,100 12,000 177,200 12,000 655,000

    14,000 58,300 14,000 196,000 14,000 730,000

    16,000 62,600 16,000 213,000 16,000 784,000

    18,000 66,900 18,000 226,000 18,000 837,000

    20,000 70,100 20,000 238,000 20,000 889,000

    22,000 74,190 22,000 249,000 22,000 926,000

    24,000 77,100 24,000 256,000 24,000 962,000

    26,000 77,800 26,000 264,000 26,000 994,000

    28,000 80,200 28,000 271,000 28,000 1027,000

    30,000 82,000 30,000 275,000 30,000 1470,000

    Tabela 4: Valores de Tenso e Corrente para a mesma frequncia f = 6879 x 1014

    Hz

  • Atravs da compilao dos dados obtidos na segunda parte do experimento traamos um

    grfico de Corrente eltrica versus Tenso, e em seguida analisamos a tenso de corte.

    Grfico 4: corrente eltrica x tenso, com frequncia constante

    Para a anlise da tenso de corte, refinamos um pouco mais os dados obtidos na tabela1,

    e afim de termos uma melhor visualizao do fenmeno, traamos uma nova curva com

    uma quantidade reduzida de dados.

    Grfico 5: corrente eltrica x tenso, com frequncia constante

    -200,000

    0,000

    200,000

    400,000

    600,000

    800,000

    1000,000

    1200,000

    -10,000 0,000 10,000 20,000 30,000 40,000

    corr

    ente

    el

    tric

    a (1

    0-1

    1 A)

    Tenso (V)

    Corrente versus tenso - Frequncia constante

    2mm

    4mm

    8mm

    -5,000

    0,000

    5,000

    10,000

    15,000

    20,000

    25,000

    -2,500 -2,000 -1,500 -1,000 -0,500 0,000

    corr

    ente

    el

    tric

    a (1

    0-1

    1 A)

    Tenso (V)

    Corrente versus tenso - Frequncia constante

    2mm

    4mm

    8mm

  • Grfico 6: corrente eltrica x tenso, com frequncia constante

    O que se observa no grfico que independente da intensidade da radiao, a foto

    corrente inicia no mesmo ponto, com a mesma voltagem. Aps esse fato, a foto corrente

    ser maior para o caso de maior intensidade da radiao, o que observado quando se

    tem uma abertura maior.

    4.3. Experimento 3

    Filtro 436 mm

    Filtro 546 mm

    Filtro 577 mm

    Tenso (V)

    (0,002 V)

    Corrente (10-11 A)

    (0,001 A)

    Tenso (V)

    (0,002 V)

    Corrente (10-11 A)

    (0,001 A)

    Tenso (V)

    (0,002 V)

    Corrente (10-11 A)

    (0,001 A)

    -1,990 -0,182 -1,990 -0,019 -1,9910 -0,0030

    -1,801 -0,177 -1,701 -0,015 -0,0840 -0,0030

    -1,600 -0,173 -1,600 -0,015 0,0000 -0,0020

    -1,400 -0,166 -1,501 -0,014 0,2000 -0,0020

    -1,200 -0,149 -1,410 -0,014 0,4000 0,0000

    -1,000 -0,084 -1,300 -0,014 0,5000 0,0110

    -0,950 -0,043 -1,200 -0,014 1,0000 0,7060

    -0,925 -0,150 -1,001 -0,013 1,5000 1,2000

    -0,914 0,000 -0,900 -0,013 2,0000 1,6400

    -0,900 0,018 -0,800 -0,013 2,5000 2,0600

    -0,850 0,110 -0,700 -0,013 3,0000 2,4000

    -5,000

    0,000

    5,000

    10,000

    15,000

    20,000

    25,000

    -2,500 -2,000 -1,500 -1,000 -0,500 0,000

    corr

    ente

    el

    tric

    a (1

    0-1

    1 A)

    Tenso (V)

    Corrente versus tenso - Frequncia constante

    2mm

    4mm

    8mm

  • -0,800 0,247 -0,600 -0,012 3,5000 2,7100

    -0,750 0,448 -0,500 -0,011 4,0000 3,0600

    -0,700 0,701 -0,400 -0,007 4,5000 3,3300

    -0,600 1,357 -0,316 0,000 5,0000 3,5000

    -0,500 2,130 -0,300 0,002 6,0000 3,9400

    -0,400 2,950 -0,250 0,015 7,0000 4,2200

    -0,300 3,860 -0,200 0,033 8,0000 4,6500

    -0,200 4,830 -0,101 0,068 9,0000 4,9400

    -0,100 5,880 0,000 0,137 10,0000 5,1200

    0,000 6,980 0,500 1,210 15,0000 6,0200

    0,500 13,800 1,000 4,420 20,0000 6,4700

    1,000 22,000 2,000 10,400 25,0000 6,8200

    2,000 39,300 3,000 14,400 30,0000 7,0500

    3,000 57,600 4,000 18,200

    4,000 74,800 5,000 21,000

    5,000 86,600 6,000 23,400

    7,000 26,800

    8,000 29,000

    9,000 31,300

    10,000 33,200

    15,000 39,600

    20,000 43,900

    25,000 46,600

    30,000 48,400

    Tabela 5: Tenso versus corrente eltrica para diferente comprimento de onda s que com intensidade

    constante.

    Grfico 7 Corrente eltrica x tenso - Frequncia varivel

    -10,000

    0,000

    10,000

    20,000

    30,000

    40,000

    50,000

    60,000

    70,000

    80,000

    90,000

    100,000

    -5,000 0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000

    corr

    ente

    el

    tric

    a (1

    0-1

    1 A)

    Tenso (V)

    Tenso x corrente - variao da frequncia

    436nm

    546nm

    577nm

  • Para facilitar a visualizao o grfico 4 foi construdo com um nmero menor de dados

    para facilitar a observao de diferentes pontos para o potencial zero.

    Grfico 8 Corrente eltrica x tenso - Frequncia varivel

    Grfico 9 Corrente eltrica x tenso - Frequncia varivel

    -5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5

    corr

    ente

    el

    tric

    a (1

    0-1

    1A

    )

    Tenso (V)

    Tenso x corrente - variao da frequncia

    436nm

    546nm

    577nm

    -5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5

    corr

    ente

    el

    tric

    a (1

    0-1

    1 A)

    Tenso (V)

    Tenso x corrente - variao da frequncia

    436nm

    546nm

    577nm

  • Observa-se pelas curvas do grfico de corrente versus tenso para as trs linhas

    espectrais na intensidade constante que o potencial de corte diferente para cada

    frequncia, aumentando quanto menor for a frequncia da radiao

    5. Discusso final e concluses

    No primeiro experimento foi possvel determinar a constante de Planck. O valor encontrado

    para a constante de Planck foi 7,0000 10 -34 J.s, que comparado com o valor real

    apresenta um erro percentual da ordem de 5,64%. Este erro pode ser atribudo tanto a

    erros de medidas experimentais e de preciso de equipamentos de medida, principalmente

    pela grande oscilao na corrente fotoeltrica e na possvel corrente de fundo de escala do

    aparelho. No segundo experimento, os resultados obtidos nos levaram a concluso como o

    esperado, ou seja, de que o potencial de corte independe da intensidade da radiao

    assim como no terceiro experimento, onde conclumos que o potencial de carga depende

    da frequncia, como tambm era esperado. Dessa forma, podemos verificar que os valores

    encontrados durante os experimentos ficam bem prximos dos valores reais, a diferena

    verificada est dentro dos limites esperados e fornecidos pelos aparelhos.

    6. Referncias bibliogrficas

    HALLIDAY, David, RESNICK, Robert e WALKER, Jearl. Fundamentos de Fsica 4, 9

    Edio. Livros Tcnicos e Cientficos Editora.

    NUSSENZVEIG, H. Moyss. Curso de Fsica bsica 4. 1 Edio. Editora Edgard Blucher

    Ltda.

    Photoelectric Effect Apparatus Model No. AP-8209