Efeito fotoelétrico na perspectiva da teoria de Kuhn - parte 2/3

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Carlos Alberto dos SantosProfessor VisitanteDepartamento de Cincias Exatas e NaturaisUniv. Federal Rural do Semi-ridoMestrado Nacional Profissional de Ensino de Fsicacas.ufrgs@gmail.comO efeito fotoeltrico na perspectiva da teoria de KuhnParte 2/3

http://pt.slideshare.net/casifufrgs/cas.ufrgs@gmail.com

cas.ufrgs@gmail.comS U M R I O

cas.ufrgs@gmail.comDualidade onda-partculaA hiptese do quantum de luzA equao de EinsteinA teoria do gatilhoDe Broglie e ComptonO efeito fotoeltricoTeoria de KuhnOs experimentos de Millikan

cas.ufrgs@gmail.comAnomalias que incomodaram Lenard

https://ia802707.us.archive.org/13/items/PhotoelectricPhenomena/HughesDubridge-PhotoelectricPhenomena.pdf

Anomalia da intensidade da luz

A intensidade da luz variava em funo da posio da fonte Lcas.ufrgs@gmail.com

Anomalia da intensidade da luzcas.ufrgs@gmail.comB.R. Wheaton, Hist. Studies Phys. Sciences, v.9, pp. 299-322, 1978.Por menor que fosse a intensidade da luz, ainda havia fotocorrente. E a energia dos fotoeltrons no dependia da intensidade da luz.

Concluso paradigmticacas.ufrgs@gmail.comSe a intensidade da luz no altera a energia do fotoeltron, porque este j tem esta energia antes da interao com a luz. Ou seja, a luz no transfere energia no processo de liberao do fotoeltron.Ento . . .

O que faz o eltron sair do material?

Teoria do gatilho

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cas.ufrgs@gmail.com

Efeito fotoeltrico um fenmeno de ressonncia.A luz no transfere energia para os eltrons, apenas seleciona os eltrons aptos para liberao. A velocidade com a qual um eltron expelido s depende da estrutura do tomo. Teoria do gatilhocas.ufrgs@gmail.com

cas.ufrgs@gmail.comLenard passou a acomodar seus resultados experimentais a essa teoria

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V0 determina a velocidade mxima dos eltrons, ou a energia cintica mximaLenard deveria ter investigado a relao entre frequncia e V0

cas.ufrgs@gmail.comPela teoria clssica, quanto maior a frequncia, maior a velocidade do fotoeltron.Questo bvia: como seria a relao?Velocidade proporcional frequncia?Velocidade proporcional raiz quadrada da frequncia?Ou que outra relao?Se Lenard tivesse investigado isso . . .

cas.ufrgs@gmail.com

A comunidade cientfica aceita a teoria do gatilho porque ela corresponde s expectativas do paradigma vigente. Acreditam que a teoria ser confirmada experimentalmente. Mas isso no acontece.Na virada do sculo . . .

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Nesse nterim

http://einsteinpapers.press.princeton.edu/

http://einsteinpapers.press.princeton.edu/

A superfcie metlica penetrada pelos quanta de luz, cuja energia convertida, pelo menos parcialmente, em energia cintica dos eltrons. A concepo mais simples de que o quantum de luz transfere toda sua energia para o eltron.cas.ufrgs@gmail.com

Dualidade partcula-ondacas.ufrgs@gmail.com

http://einsteinpapers.press.princeton.edu/

http://einsteinpapers.press.princeton.edu/

Einsteinpremonitrio

http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/20EfeitoFotoeletrico/Site/Animacao.htm

cas.ufrgs@gmail.comGrande parte da comunidade cientfica continua buscando a validao da teoria do gatilho, sem dar muita importncia proposta de Einstein.Mas . . .1902 - 1912

cas.ufrgs@gmail.comA teoria do gatilho enfrenta dificuldades experimentais. Por exemplo, o efeito da temperatura.

cas.ufrgs@gmail.comSe a energia do eltron vem do interior do tomo, ela deveria aumentar com a temperatura.

1906: Lienhop, aluno de Lenard, observou que o efeito no depende da temperatura. Considerou isso uma confirmao de teoria, pois para ele a oscilao dos eltrons no interior do tomo no depende da temperatura.cas.ufrgs@gmail.com

1907-1909: Muitos pesquisadores investigaram diferentes materiais e todos chegaram mesma concluso: o efeito fotoeltrico no depende da temperatura qual o catodo est submetido.cas.ufrgs@gmail.com

cas.ufrgs@gmail.comA relao entre a frequncia da luz e a velocidade do fotoeltron

1907: Ladenburg mostrou que: a velocidade do fotoeltron proporcional frequncia da luz, como previsto pela teoria de Lenard.luz de qualquer frequncia libera eltrons. Resultado contrrio aos anteriores. Implica na necessidade de uma grande quantidade de diferentes frequncias. Portanto, de muitos eltrons no tomo. cas.ufrgs@gmail.com

1907: Abraham Joff mostra que os dados de Ladenburg no definem uma relao linear entre v e f. Os dados so mais consistentes com a raiz quadrada de f, como previsto pela equao de Einstein. A confuso resulta da pouca quantidade e da grande disperso dos dados experimentais e da medida do potencial retardador. Podiam ser ajustados a praticamente qualquer tipo de curva. cas.ufrgs@gmail.com

HUGHES, A.P.; DuBRIDGE, L.A. Photoelectric phenomena, 1932, p.17.1912

cas.ufrgs@gmail.comA teoria do gatilho comea a ser questionada

1910: Experimentos mostraram que o tomo tinha poucos eltrons, como supunha Thomson. Portanto, era inconsistente o resultado de Ladenburg, ocorrncia do fenmeno para todos os tipos de luz. cas.ufrgs@gmail.comObservao: nessa poca ainda no existia o conceito de nmero atmico, que foi introduzido 3 anos depois, por Moseley.

1911: Lenard e Ramsauer investigaram a ionizao de gases por ultravioleta e mostraram forte correlao entre a emisso de eltrons e a absoro da radiao. Foram obrigados a concluir: cas.ufrgs@gmail.comA energia do eltron ejetado no vem do tomo, como originalmente assumido por Lenard, mas da absoro da luz.

cas.ufrgs@gmail.comComo tudo isso se enquadra no cenrio da teoria de Kuhn

cas.ufrgs@gmail.comLenard trabalha na cincia normal, embora tivesse a inteno de fugir da cincia normal. Mas, no conseguiu promover a mudana paradigmtica

[The photoelectric effect is a] comforting sign that a physicist need not restrict himself to subjects which by contemporary standards are already known and explained.B.R. Wheaton, Hist. Studies Phys. Sciences, v.9, pp. 299-322, 1978.

cas.ufrgs@gmail.comQuem produziu a crise no paradgma

Lenard: Por menor que fosse a intensidade da luz, ainda havia fotocorrente.

cas.ufrgs@gmail.com

A hiptese do quantum de luz de Einstein.A equao do efeito fotoeltrico.O ceticismo de Millikan.A resistncia da comunidade cientfica.O trabalho de Louis de Broglie.O efeito Compton.cas.ufrgs@gmail.com

Como Einstein apresentou sua equaoPara chegar superfcie e dali sair para o exterior, o eltron perde parte da sua energia sob a forma de trabalho, P, caracterstico do material. Aplicando-se um potencial retardador, P, ao catodo, exatamente suficiente para impedir a liberao da carga eltrica, tem-se

A equao de Einstein em notao moderna

Einstein sugerehttp://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol2-trans/115

Erro

Na pgina 195:As far as I can tell, this conception of the photoelectric effect DOES contradict its properties as observed by Mr. Lenard.