Efeito fotoelétrico

1. Obtenha os componentes necessários para este experimento

1. Obtenha um eletroscópio(Figura 1),que é um dispositivo que monitora a carga na placa metálica conectada ao eletroscópio. Devido à força de repulsão de coulomb entre as cargas, a agulha dentro do eletroscópio desviará mais (ou menos) se houver mais (ou menos) cargas na placa, e não se moverá se não houver cargas.
2. Obtenha uma placa de metal de zinco. Use lixa para polir sua superfície (isso remove o óxido de zinco na superfície metálica e torna mais fácil perder elétrons através do efeito fotoelétrico).
3. Coloque a placa de zinco sobre e em contato direto com a parte superior do eletroscópio(Figura 1).
4. Obtenha uma fonte de luz UV, que tem um componente de comprimento de onda abaixo de 300nm e uma lâmpada regular fornecendo luz visível. Obtenha um óculos de sol com proteção UV.
5. Obtenha uma haste de acrílico e um pedaço de pele comumente usado para produzir cargas. Esfregar a haste com a pele adicionará elétrons à haste, tornando a haste carregada negativamente.

Figura 1: Diagrama mostrando um eletroscópio não carregado (a) e um carregado(b) (indicado pela deflexão da agulha), com uma placa metálica de zinco colocada e conectada à sua placa superior. (A situação cobrada para b é desenhada para cobranças positivas como exemplo. Uma observação semelhante vale para eletroscópio com carga negativa.

2. Efeitos fotoelétricos no zinco carregado negativamente

1. Esfregue a vara com as moscas-de-pele vezes. Isso fará com que a haste seja carregada negativamente.
2. Aproxime a haste da placa de zinco, sem tocá-la. Use outra mão para tocar brevemente a placa de zinco. Isso carregará a placa de zinco para ser carregada positivamente através da indução (a haste carregada negativamente atrai algumas cargas positivas da mão para o metal de zinco, e as cargas positivas permanecem no metal de zinco após seu contato com a mão ser removido). A agulha do eletroscópio deve desviar para indicar que a placa metálica, juntamente com todas as partes do eletroscópio ligadas a ela, está carregada(Figura 2a). Se necessário, repita os passos2.1 e 2.2 para adicionar mais cargas à placa.
3. Ligue a lâmpada visível e aproxime-a do eletroscópio para iluminar a placa de zinco(Figura 2b). Observe a resposta do eletroscópio.
4. Desligue a lâmpada normal e agora coloque o UV protegendo o óculos de sol. Ligue a luz UV e aproxime-a do eletroscópio. Brilhe a luz UV sobre o metal de zinco(Figura 2c). ATENÇÃO: Aponte a luz UV para longe dos olhos e evite olhar diretamente para a luz UV para proteger os olhos do UV. Observe a resposta do eletroscópio. Em seguida, desligue a luz UV.

Figura 2: Diagrama mostrando(a)carregar positivamente o metal de zinco pela haste carregada negativamente através da indução; e trazendo (b)luz regular da lâmpada e(c)luz UV para observar seus efeitos sobre o estado de carga do zinco, como monitorado pelo eletroscópio conectado a ele.

3. Efeitos fotoelétricos no zinco carregado positivamente

1. Esfregue a vara com a pele cinco vezes novamente. Isso fará com que a haste seja carregada negativamente.
2. Coloque a haste em contato direto com a placa de zinco e esfregue a haste na placa cinco vezes. Isso irá transferir algumas cargas negativas para o zinco, indicada pela deflexão da agulha do eletroscópio(Figura 3a).
3. Guarde a haste e não use a mão ou quaisquer outros objetos para tocar o metal de zinco.
4. Ligue a lâmpada regular (visível) e aproxime-a do eletroscópio para iluminar a placa de zinco(Figura 3b). Observe a resposta do eletroscópio.
5. Desligue a lâmpada regular e agora ligue a luz UV e aproxime-a do eletroscópio para iluminar a luz UV no metal de zinco(Figura 3c). ATENÇÃO:Aponte a luz UV para longe dos olhos e evite olhar diretamente para a luz UV para proteger os olhos do UV. Observe a resposta do eletroscópio. Em seguida, desligue a luz UV.

Figura 3: Diagrama mostrando(a)carregar negativamente o metal de zinco pela haste carregada negativamente através do contato direto; e trazendo (b)luz regular da lâmpada e(c)luz UV para observar seus efeitos sobre o estado de carga do zinco, como monitorado pelo eletroscópio conectado a ele.