Efeito Fotoelétrico

O que é Efeito Fotoelétrico?

O efeito fotoelétrico ocorre quando uma luz de determinada frequência incide numa superfície de metal e faz com que elétrons sejam ejetados da superfície, ou seja, sendo a placa metálica exposta a uma radiação eletromagnética de frequência alta, por exemplo, um feixe de luz, e este arranca elétrons da placa.

         O efeito fotoelétrico parece simples, mas intrigou bastantes cientistase  só em 1905, Einstein explicou devidamente este efeito e com isso ganhou o Prêmio Nobel.

Uma das dúvidas que se tinha era a respeito de que quanto mais se diminuía a intensidade do feixe de luz o efeito ia desaparecendo e a respeito da frequência da fonte luminosa também intrigava muito os cientistas, pois ao reduzir a frequência da fonte abaixo de um certo valor o efeito desaparecia (chamado de frequência de corte), sendo assim, para frequências abaixo deste valor independentemente de qualquer que fosse a intensidade, não implicava na saída de nenhum único elétron que fosse da placa metálica.

Mais tarde Einstein com a teoria dos fótons explicou que, a intensidade de luz é proporcional ao número de fótons e que como consequência determina o número de elétrons a serem arrancados da superfície da placa metálica e, quanto maior a frequência maior é a energia adquirida pelos elétrons assim eles saem da placa e abaixo da frequência de corte, os elétrons não recebem nenhum tipo de energia, assim não saem da placa.        

A aplicação desse efeito acontece através das células fotoelétricas ou fotocélulas, as quais podem ser de vários tipos como, por exemplo, a célula fotoemissiva e a célula fotocondutiva. Mas o que vem a ser célula fotoelétrica? São dispositivos que têm a capacidade de transformar energia luminosa, seja ela proveniente do Sol ou de qualquer outra fonte, em energia elétrica. Essa célula pode funcionar como geradora de energia elétrica ou mesmo como sensor capaz de medir a intensidade luminosa, como nos casos das portas de shoppings.

Existem vários tipos de células fotoelétricas, dentre as quais podemos citar algumas que têm larga utilização atualmente, como: Silício Cristalino, Silício Amorfo, CIGS, Arseneto de Gálio e Telureto de Cádmio. Essas células são aplicadas tanto em painéis solares como também em monitores de LCD e de plasma.

         Ela tem larga aplicação no cotidiano como, por exemplo, a contagem do número de pessoas que passam por um determinado local, o funcionamento das portas de shoppings que se abrem sozinhas, o sistema de iluminação que acende e apaga sozinho ou mesmo os sistemas de alarme que ligam e desligam automaticamente.

http://agoniasdeumfisico.wordpress.com/2010/11/05/o-efeito-fotoeletrico-aplicacoes/

http://efeitofotoeletricoecompton.webnode.com.br/aplica%c3%a7%c3%a3o/

http://www.fisica.net/quantica/curso/aplicacoes_do_efeito_fotoeletrico.php

Conclusão Efeito Fotoelétrico

     Vimos que a aplicação desse efeito, ou seja, a emissão de elétrons ocorre por meio de células fotoelétricas, que são dispositivos com a capacidade de transmitir luminosidade em energia elétrica. Podemos ver o efeito fotoelétrico nas portas de shoppings.

      O efeito fotoelétrico foi descoberto por Albert Einstein em 1905 e por isso ganhou Premio Nobel pelo fato. Depois descobriu a teoria dos fótons, que dizia que a intensidade de luz é proporcional ao numero de fótons e como consequência conseguimos determinar o numero de elétrons na superfície metálica e que quanto maior a frequência maior energia adquirida.

Princípio da Incerteza

            A física sempre buscou resultados e respostas para as perguntas do homem. A esperança era que o absoluto fosse real. Esse pensamento foi contestado desde o início, quando as primeiras ideias foram confrontadas com os experimentos realizados e, muitas vezes, provava-se que o dito não batia com o experimental.

            Foi assim, por exemplo, quando a comunidade científica imaginou ter mapeado as patículas elementares do átomo, mas foi contrariada quando se provou que isso era algo impossível.

            O estudante de física Werner Heisenberg, de Sommerfeld, foi o responsável pela valorização de algo não muito aceito ou popularizado da física, a incerteza. Considerando um marco para a física quântica, o Princípio da Incerteza ou da Indeterminação veio para jogar um balde de água fria na comunidade científica, que esperava decifrar a estrutura da matéria em até vinte anos.

            Em 1927, Heisenberg verificou e afirmou ser impossível conhecer de forma total e ítima a estrutura da matéria, porque na verdade não havia e ainda não há como saber extamente a forma de interação entre as partículas atômicas.

            O Princípio da Incerteza é baseado no fato de não saber qual o deslocamento exato feito pelas partículas, o que impede a definição da sua localização no espaço. o trajeto percorrido, o tempo determinado, além da direção e do sentido. Essa dificuldade acontece porque as partículas se movem de forma tridimensional.

            Para completar os estudos e a formulação do princípio apresentado por Heisenberg, Erwin Shrödinger resolveu estudar temas que também eram polêmicos por volta da década de 20, como o quanta de Planck, o efeito fotoelétrico e a constância da velozicadade da luz de Einstein, a duaidade corpúsculo-onda De Broglie.

            Na verdade, o que  Schrödinger descobriu foi que o princípiode Heisenberg estava certo.

            Pode-se concluir, então que uma das características mais incríveis apresentadas no Princípio da Incerteza é a quantização numérica da incerteza. A relação da teoria é dada por:

                                                                                     

 

            Outra importante característica do Princípio da Incerteza é a medida da energia de um corpo.

            Grandezas Complementares - energia (quantidade) e tempo (movimento).

            Quando ocorre a medição da energia ou do tempo de fomra precisa, uma sempra vai se tornar menos precisa que a outra. Isso acontece porque é impossível melhorar a precisão de ambas.

Conclusão

            Para se determinar com precisão a posição e a velocidade de uma partícula precisamos incidir luz sobre ela. Porém o principio da incerteza de Heisenberg nos mostra que, a partir do momento em que lançamos um fóton e ele se choca na partícula, a posição e velocidade da partícula são alteradas de forma imprevisível pelo fóton. Sendo assim, quanto maior for à precisão com que se mede a posição de uma partícula, menor será o comprimento de onda necessário, maior energia será utilizada, e, portanto, maior será o grau de perturbação da partícula.

             Conclui-se que, quanto mais precisa for à medição da posição de uma partícula, menos precisa será a medição de sua velocidade, e vice-versa. Heisenberg também demonstrou que, a incerteza quanto à posição da partícula, multiplicada pela incerteza de sua velocidade e pela massa da mesma nunca pode ser inferior à constante de Planck.

Introdução

Você sabe TUDO sobre o olho humano?  Não?

Muitas pessoas não fazem ideia de como funciona, como é composto, suas funções, como as imagens se formam e muitas outras curiosidades. Estamos aqui para fazer você entender e conhecer um pouco mais através de textos, fotos e vídeos procuramos fazer com que entenda tudo sobre o olho humano..

Então,fique de olho!

Composição

         O olho tem responsabilidade de captar a luz refletida pelo objetos à nossa volta. Essa luz atinge em primeiro lugar nossa córnea, que é um tecido transparente que cobre nossa íris como o vidro de um relógio. Em seu caminho, a luz agora passa através do humor aquoso, penetrando no globo ocular pela pupila, atingindo imediatamente o cristalino que funciona como uma lente de focalização, convergindo então os raios luminosos para um ponto focal sobre a retina. Na retina, mais de cem milhões de células fotossensíveis transformam a luz em impulsos eletroquímicos, que são enviados ao cérebro pelo nervo óptico. No cérebro, mais precisamente no córtex visual ocorre o processamento das imagens recebidas pelo olho direito e esquerdo completando então nossa sensação visual.

            Córnea: É a parte saliente e anterior do globo ocular, protuberante e visível. É totalmente transparente e, juntamente com a esclerótica, forma o envoltório externo do globo ocular. Tem uma curvatura acentuada (cerca de 44,00 dioptrias, em média), sua espessura central é de 0,6mm. e a espessura periférica é de 1,3mm., seu diâmetro médio é de 12mm., podendo variar de 11mm. a 12,5mm.

            A curvatura da córnea não é esférica. A grande maioria das córneas tem uma superfície tórica, ou seja, na direção vertical tem uma curvatura ligeiramente mais acentuada do que na direção horizontal. Estas diferenças de curvatura podem estar situadas em diversas direções, originando-se daí a maior parte dos astigmatismos.

            A córnea cobre ligeiramente a íris e a pupila, por onde a luz passa. Esta parte do olho tem a forma aproximada de uma lente negativa e seu raio interno é ligeiramente menor do que o raio externo.

            Sua espessura central é muito pequena. Tem ela 0,6mm., mas ela possui 6 camadas que são: Epitélio (a camada externa), Bowman (a meio externa), Estroma (a do meio), Descemet (a meio interna), Endotélio (a camada interna) e sua zona óptica central, opticamente pura, tem 6mm. de diâmetro, sendo daí para maior, composta de aberrações.

            A córnea, com sua curva acentuada, é o principal meio que faz com que os raios paralelos, que vem do infinito, se convirjam e cheguem juntos à fóvea central.

            Íris: Trata-se de uma membrana de forma circular, com 12mm. de diâmetro com uma abertura circular, no centro, chamada de "pupila. A íris fica localizada entre a córnea e o cristalino. Ela funciona como se fora uma espécie de diafragma de máquina fotográfica. Quando exposta a muita luminosidade, diminui sua abertura central, e ao contrário, quando exposta a pouca luminosidade, dilata-se, aumentando o tamanho da pupila. Sua função é controlar a entrada de luz no olho e tem papel preponderante na sensibilidade visual.

            Pupila: Seu diâmetro médio é de 4,4mm. (em ambiente interno). A pupila tem uma aparência preta mas é totalmente transparente e todas as imagens que vemos passam através dela.

            Humor Aquoso: trata-se de uma substância semi-líquida, transparente, semelhante a uma gelatina incolor. Esta substância preenche a câmara anterior do olho e, pela sua pressão interna, faz com que a córnea se torne protuberante. O humor aquoso é renovado lenta e constantemente e o seu excesso é escoado pelo canal de Schlemn. Quando este canal entope, o olho fica com excessiva pressão, sendo uma das causas do glaucoma, doença que danifica a fóvea central, podendo causar cegueira parcial.

            Cristalino: Corpo aproximadamente biconvexo, em forma de lente, transparente, com um poder dióptrico de perto de +14,00 di., localizado logo atrás da íris, entre a câmara anterior e a câmara posterior do olho. A função principal do cristalino é permitir a visão nítida em todas as distâncias. Quando se olha para perto, o cristalino torna-se convergente, aumentando o seu poder de refração e quando se olha para longe, torna-se menos convergente, diminuindo seu poder dióptrico. Isso faz com que a visão seja nítida em todas as distâncias. O cristalino é uma lente que, através da sua variação dióptrica, conhecida como acomodação, torna possível visão nítida, para perto, para longe e para todas as distâncias. Esta acomodação diminui, à medida que os anos passam, até que surge a presbiopia.

            Músculo Ciliar: Quem promove a acomodação, feita pelo cristalino, é o músculo ciliar, que o circunda, através de pequenos ligamentos ciliares.

            Corpo Vítreo: É também conhecido como " Humor Vítreo ". É uma substância totalmente transparente, semelhante ao humor aquoso, que preenche internamente o globo ocular, fazendo com que tome a forma aproximada de uma esfera, com a protuberância da córnea.

            Esclerótica: Também conhecida como esclera. É o conhecido " Branco do Olho " e trata-se de uma camada que envolve externamente o globo ocular.

            Coróide: Trata-se de uma membrana conjuntiva, localizada entre a esclerótica e a retina que liga o nervo óptico à ora serrata e nutre a retina. Também conhecida com "úvea" e é assim chamada porque é toda entrecortada de vasos sangüíneos, numa verdadeira trama de pequenas veias que envolvem o globo ocular, tornando a câmara posterior um local escuro, condição primordial para uma boa visão. Quando observa-se a pupila, tem-se a impressão de ser ela preta mas é apenas a câmara posterior que é escurecida pela coróide, dando a falsa impressão da pupila ser preta.

            Retina: Ela é composta de milhares de células sensíveis à luz, conhecidas como fotossensoras. Estas células são conhecidas como: Cones (pertinentes à visão a cores) e Bastonetes (são os que proporcionam a visão em preto e branco e visão noturna). A retina, oferece uma acuidade visual de apenas 10% que é uma visão deficiente, obtida quando se vê somente a maior letra do quadro de optotipos.

            Fóvea Central: Fica localizada no fundo da retina, ligeiramente para o lado temporal e seu tamanho é de 3mm. de largura por 2mm. de altura. Como se nota é bem pequena e é nela onde há o encontro focal dos raios paralelos que penetram no olho. A fóvea é de suma importância para a visão pois a acuidade visual, nela obtida, é 100%, ou seja, a visão normal de uma pessoa emétrope. Fora da fóvea a acuidade visual vai gradativamente perdendo a eficiência, à medida que a concentração de cones, vai reduzindo. Basicamente a fóvea é composta de três cones: um para a cor verde, outro para a amarela e outro para a vermelha.

Fonte: http://www.laboratoriorigor.com.br/anatomia.html

Formação da Imagem no Olho Humano

      Assim como o microscópio, o telescópio, o projetor, e entre outros, o olho humano também é considerado um instrumento óptico, podendo ser comparado a uma câmera fotográfica, pois ambos possuem abertura para a passagem de luz, uma lente e um anteparo, onde a imagem é recebida e registrada. Nele, o cristalino funciona como uma lente convergente, e isto é o que permite a formação das imagens.

Como as imagens são formadas?

      O globo ocular, ou seja, todo o conjunto que compõe a visão humana é o responsável por captar a luz refletida pelos objetos à nossa volta, e coordenar a sua passagem, até a imagem ser formada. É composto por uma seqüência de meios transparentes: a córnea, o humor aquoso, humor vítreo e cristalino, fazendo com que a luz sofra o fenômeno da refração, atingindo primeiramente a córnea, o meio mais externo do olho. Nesse momento, a íris é responsável por controlar a quantidade de luz que atravessa o olho, e alterar o tamanho da pupila, ou seja, o tamanho do orifício que permite a entrada de luz. Com o aumento da quantidade de luz, ocorre a dilatação da pupila, já com a redução da incidência de luz, ocorre a sua contração. Por isso, em um ambiente escuro, o tamanho da pupila aumenta e em um ambiente claro, seu tamanho diminui. Imediatamente, a luz atravessa o humor aquoso, penetra pela pupila, e atinge o cristalino, o qual funciona como uma lente convergente, convergindo os raios luminosos para um determinado ponto focal sobre a retina, permitindo que a imagem se forme.

      A retina, como é uma película extremamente sensível à luz, pode ser comparada ao filme de uma maquina fotográfica, e é sobre ela que se formará a imagem, constituindo-se assim, como um anteparo. As imagens formadas sobre a retina são reais, invertidas e menores que o objeto, e estas logo são transformadas por células fotossensíveis em impulsos nervosos, e direcionadas através de nervos ópticos para o córtex cerebral, onde ocorre o processamento das imagens registradas, bem como a sensação visual. No cérebro, também ocorre uma conversão das imagens, transformando-as em uma posição normal.

      O cristalino possui uma elasticidade que o permite alterar a sua forma, tornando-se mais, ou menos convergente, contribuindo também para sua acomodação, a qual é muito importante na formação de imagens de diferentes distâncias. Quando o objeto está distante, a imagem formada é correspondente a um relaxamento dos músculos ciliares (músculos que circundam o cristalino), já se o objeto está próximo, a imagem é derivada de uma tensão destes músculos. Por isso, quando se passa um longo período olhando apenas para objetos muito próximos, como por exemplo, quando estamos escrevendo ou lendo, devemos em certos momentos, desviar o olhar para objetos mais distantes, como uma forma de descontrair os músculos ciliares e “descansar a vista”.

      Na região da retina, além da formação das imagens, ocorre também, a percepção das cores, por meio das células fotossensíveis presentes em sua composição, denominadas bastonetes e cones. Bastonetes são altamente sensíveis à luz, sendo mais estimulados à noite, por não necessitarem de muita luz para o funcionamento, porém são incapazes de distinguir luzes de diferentes cores, (razão, pela qual na penumbra, vemos os objetos, mas não conseguimos distinguir suas cores). Já os cones são menos sensíveis à luz, porém são eles que permitem uma visão em cores.

      Existem três grupos de cones, estabelecidos de acordo com suas sensibilidades em relação a determinadas cores. A estimulação combinada desses cones é capaz de produzir a extensa gama de cores que conseguimos enxergar, através do processo de adição de cores, realizado pelo cérebro. Entretanto, nunca se sabe se todas as pessoas enxergam uma determinada cor de uma mesma maneira, pois toda cor, também é resultado de uma interpretação do cérebro aos sinais luminosos.

      A ausência de qualquer um dos tipos de cones pode resultar na cegueira para uma determinada cor.

      A nitidez com que enxergamos os objetos ocorre, pois as imagens se formam sobre a retina, portanto, a distância do objeto ao olho, não interfere na nitidez, podendo este se situar mais, ou menos próximo do olho humano.

      Para muitas pessoas, a imagem não se forma exatamente sobre a retina, não existindo nitidez, isso ocorre devido, geralmente, a uma deformação do globo ocular, ou uma má acomodação do cristalino. Nesses casos, a visão é corrigida através da utilização de óculos, ou lentes de contato. A imagem também pode ser projetada em uma determinada região do olho humano, denominada ponto cego, a qual, não possui sensibilidade à luz, e é, portanto, desprovido de visão.

      Portanto, todo olho que possui uma visão normal, possui emétropia, e aquele que não apresenta visão nítida e normal, possui ametropia.

Fontes

http://educar.sc.usp.br/otica/instrume.htm

http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/olho-humano-um-instrumento-optico.htm

http://pt.scribd.com/F%C3%ADsica%20Caderno%20de%20Resolu%C3%A7%C3%B5es%20/d/4030619-Fisica-B2-29-O-olho-humano

http://efisica.if.usp.br/otica/basico/visao/olho/

Curiosidades

·        A pupila do olho é preta, mas fica avermelhada em fotos tiradas com "flash". O olho humano é como uma câmara escura com um orifício, a pupila. Como, normalmente, a luminosidade é maior fora do que dentro do olho, nós enxergamos a pupila preta. Entretanto, o fundo do olho, a retina, é intensamente irrigado por vasos sanguíneos, o que lhe dá uma cor vermelho - alaranjada. Por isso quando uma luz intensa, como o "flash" de fotografia, entra no olho, a cor vermelha é preferencialmente refletida. Isso deixa a pupila avermelhada nas fotografias.

      ·   Ao observarmos estrelas no céu, às vezes, temos a sensação de só conseguirmos enxergar aquelas mais fracas quando não olhamos diretamente para elas, mas um pouco ao seu lado. Isso ocorre porque em nossos olhos, as células mais sensíveis a pouca luminosidade, os bastonetes, se situam na periferia de uma parte da retina, onde normalmente formam-se as imagens nítidas. Por esse motivo, algumas pessoas que dizem ver vultos durante a noite podem estar diante desse fenômeno.

                                

·        A visão em três dimensões depende muito do fato de possuirmos dois olhos (visão binocular). Você pode verificar que, ao fechar um de seus olhos, perderá grande parte da noção das distâncias entre os objetos. Isso ocorre porque os dois olhos captam a imagem do mesmo objeto de posições diferentes, devido à distância entre os olhos. Essas duas imagens são superpostas no cérebro, o que dá a sensação de 3D.Na realidade, existem outros fatores que influenciam na visão tridimensional, tais como a observação de paralaxe entre objetos e a comparação entre os seus tamanhos.

·       Muitos animais possuem a visão em preto e branco. Alguns deles, entretanto, enxergam melhor do que o homem, como por exemplo a águia (daí vem a expressão "enxergar com olhos de águia"). Outros, como o rinoceronte, são extremamente míopes. Mas o mais interessante é que vários animais enxergam uma parte dos raios infravermelhos. Isso lhes permite caçar durante a noite, já que um corpo emite raios infravermelhos conforme a sua temperatura.

·        Nas guerras, pessoas daltônicas muitas vezes foram usadas para descobrir camuflagens. O olho humano normal possui três tipos de células (os cones) que permitem diferenciar as cores entre si: uma delas é sensível à luz vermelha, outra é sensível à luz verde e outra, à azul. Essas três cores combinadas em maior ou menor intensidade resultam numa infinidade de tonalidades que enxergamos. O olho daltônico, entretanto, tem falta de um ou, em casos mais raros, de dois tipos de cones. Por isso, o daltônico não enxerga as mesmas cores que a maioria das pessoas enxergam. Como a maior parte dos objetos que vemos, na realidade, refletem luz de várias cores que, juntas, resultam na cor característica do material, para o daltônico, o verde de uma camuflagem não terá o mesmo tom do verde de uma mata.

Fonte: http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/curiosidades-sobre-a-visao.html

Faça você...

- Persistência da visão

Olhe fixamente no centro da arara durante 40 segundos.

Em seguida, olhe dentro da gaiola e verá a arara, mas com mudança de cor: o azul muda para o amarelo e vice-versa.

 Isto acontece quando as células foto-sensitivas cansam e compensam com a imagem negativa.

Isto é causado quando a imagem atinge a parte do olho onde o nervo ótico liga o olho ao cérebro. Neste ponto não existe receptores visuais que são os bastonetes e cones. Como você tem dois olhos, compensa o ponto cego do outro lado.

- Cores complementares (semáforo)

Concentre-se sobre a luz azul do semáforo por 40 segundos. Em seguida, olhe no quadro branco ao lado.

Você deve ter visto as cores corretas do semáforo. Isto acontece porque as células foto-sensitivas dos nossos olhos ficam cansadas e perdem a sensibilidade para aquelas cores: verde, azul e vermelho. Na imagem posterior, as cores suplementares substituem as cores verdadeiras no fundo preto. O verde torna-se vermelho e o amarelo e o vermelho tornam-se verdes.

- Ponto cego

Tampe seu olho direito e olhe no ponto do lado direito da tela com o seu olho esquerdo. Permaneça olhando no ponto, enquanto, lentamente movimenta-se mais perto ou mais longe da tela.

Você descobrirá o ponto cego na sua visão quando o ponto do lado esquerdo desaparecer completamente.

Fonte: http://educar.sc.usp.br/otica/curiosid.htm

Conclusão

O olho tem responsabilidade de captar a luz refletida pelo objetos à nossa volta. A luz é transformada em impulsos eletroquímicos na retina e enviados ao cérebro pelo nervo óptico e no córtex visual onde se processa as imagens recebidas pelo olho direito e esquerdo completando então nossa sensação visual. O olho é divido em varias partes e cada um com sua devida função.  Dividido em partes, sendo: Córnea, Íris, Pupila, Humor Aquoso, Cristalino, Músculo Ciliar, Corpo Vítreo, Esclerótica, Coróide, Retina e Fóvea Central.

A formação da imagem no olho humano, pôde-se concluir que a distância de um objeto ao olho humano, não interfere na nitidez de sua imagem.  A nitidez ocorre, pois a imagem se forma sobre a retina, portanto, o objeto pode se situar em diferentes distâncias do olho humano, estando mais próximo ou menos próximo, sem causar interferência na sua nitidez.

      Além disso, para se ter uma visão nítida e normal, a imagem deve sempre ser formada sobre a retina, constituindo, assim uma visão emétrope, caso contrário, não tem-se uma visão nítida e normal, sendo então considerada amétrope.

Anos de evolução deram a nós, humanos, a capacidade de desenvolver uma visão ampla, embora limitada, de nosso ambiente e situação, e nos possibilitou atingir o nível de desenvolvimento o qual estamos atualmente. O olho e a capacidade da visão humana não podem ser comparados a nenhum animal ou máquina, sua complexidade, e ao mesmo tempo simplicidade, tornaram-no um objeto inestimável, e subestimado, ao desenvolvimento humano, afinal funcionamos na base do “Veja e aprenda”.