7A10.10 Efeito fotoelétrico com placa de zinco
Uma placa de zinco é montada sobre um eletroscópio e iluminada pela luz ultravioleta emitida por uma lâmpada a arco elétrico de carbono. Essa lâmpada emite luz em um amplo espectro, desde o infravermelho até o ultravioleta (veja essa demonstração).
Com essa montagem podem ser feitas as seguintes demonstrações.
a) Placa de zinco inicialmente com carga negativa
Atritando-se uma placa de Isopor com um pedaço de feltro, a placa fica com carga negativa. Para transferir carga elétrica negativa da placa de Isopor para a de zinco, utiliza-se um eletróforo (veja esta demonstração).
Quando isso é feito, o eletroscópio deve permanecer carregado (se isso não acontecer veja as informações adicionais).
Ao se iluminar a placa de zinco com luz ultravioleta, o eletroscópio se descarrega rapidamente, pois fótons de luz ultravioleta removem elétrons da superfície da placa de zinco. A energia de cada fóton é maior que a função trabalho do Zn.
Colocando-se uma placa de vidro comum entre a lâmpada e a placa de zinco, esta para de se descarregar. O vidro é transparente para luz visível, mas absorve luz ultravioleta, impedindo a emissão de elétrons da placa. Removendo-se a placa de vidro, observa-se que a placa de zinco continua a se descarregar.
b) Placa de zinco inicialmente com carga positiva
Quando a placa de zinco é carregada com carga positiva e iluminada com luz ultravioleta, o eletroscópio não se descarrega, pois elétrons não podem ser ejetados da placa.
c) Placa de zinco inicialmente neutra
Ao se iluminar a placa de zinco, inicialmente neutra, com luz ultravioleta observa-se que o eletroscópio não se carrega. Isso ocorre porque elétrons ejetados são imediatamente atraídos de volta para a placa, que ficou com excesso de carga positiva. Para deixar a placa carregada, é necessário coletar os elétrons ejetados. Isso é feito colocando-se um eletróforo, previamente carregado com carga positiva, próximo à face iluminada da placa de zinco. Nesse caso, observa-se que o eletroscópio se carrega lentamente e permanece carregado mesmo depois de o eletróforo ser afastado.
d) Placas de cobre ou chumbo.
Repetindo-se os experimentos com uma placa de cobre ou de chumbo, não se observa o efeito fotoelétrico, pois a função trabalho desses metais é maior que a energia de um fóton de luz ultravioleta, portanto elétrons não são arrancados das placas desses materiais.
Imagem dos eletrodos de carvão
A imagem dos eletrodos de carvão varporizando-se e do arco de alta temperatura produzido entre eles pode ser projetada sobre uma parede utilizando-se uma lente convergente (distância focal = 200 mm) colocada na frente da lâmpada. Ajusta-se a distância da lente à lâmpada para focalizar a imagem.
Mais informações
- A superfície da placa de zinco deve estar limpa e polida, caso contrário não se observará o efeito fotoelétrico. A placa deve ser limpa com uma lixa ou com palha de aço seca, imediatamente antes de cada demonstração. Depois de limpa, não se deve tocar na sua superfície.
- Se a umidade do ar estiver alta, o eletróforo e o eletroscópio não se manterão carregados. Nesse caso, para remover a umidade da superfície dos materiais, todos eles devem ser secados com um secador de cabelo ou colocando-os dentro de uma caixa com uma lâmpada incandescente acesa durante várias horas.
| Material |
Função trabalho |
| Zn | 3,63 a 4,9 |
| 4,06 a 4,26 | |
| 4,25 | |
| 4,53 a 5,10 |
Tempo de preparo: 15 a 30 minutos
