ATIVIDADE PRÁTICA LOCORREGIONAL – FÍSICA QUÂNTICA

ATIVIDADE PRÁTICA LOCORREGIONAL

DISCIPLINA: Física Quântica
TEMA: Efeito Fotoelétrico
OBJETIVO: Compreender o efeito Fotoelétrico e a ejeção de elétrons de objetos metálicos pela incidência de radiação.
COMPETÊNCIA: Identificar o efeito fotoelétrico; estimar a frequência de corte para um material qualquer; considerar a função trabalho para um material qualquer.

EXPERIMENTE E PRODUZA:

Esta prática é uma vivência experimental sobre o tema Efeito Fotoelétrico. Faça a leitura dos documentos Sumário Teórico e Roteiro na tela inicial do Laboratório Virtual.

Agora é com você!!!
Acesse o simulador Efeito Fotoelétrico disponível no Roteiro de Estudo na aula 7 com título Laboratório Virtual e acesse o ícone Experimento. Não tenha medo de manusear os equipamentos. É interessante que você faça uma ambientação inicial.
Recomendamos novamente a leitura atenta aos documentos do Lab. Virtual.

Antes de tudo, verifique inicialmente se a posição do tubo fotoelétrico está a 2cm da luz ultravioleta.

EXPERIMENTO 1: TUBO FOTOELÉTRICO NA LUZ ULTRAVIOLETA (UV)

Primeiro passo: Coloque a chave inversora na posição direta.
Nesta posição, você tomará 10 dados conforme a tabela abaixo:

Coloque os potenciômetros da fonte de tensão no máximo e varie até chegar no valor mínimo possível. Siga os valores de referência:
Vmaˊx=5,95 VV_{\text{máx}} = 5,95 \, \text{V}Vmaˊx​=5,95V e Vmin=0,05 VV_{\text{min}} = 0,05 \, \text{V}Vmin​=0,05V.

Segundo passo: Coloque na posição reversa conforme figura abaixo.
Agora, você irá medir 5 dados até a corrente ser 0,05 μA (tolerância do multímetro). Tome cuidado, pois os valores de tensão são negativos.

Siga os valores de referência:
Vmaˊx=−0,1 VV_{\text{máx}} = -0,1 \, \text{V}Vmaˊx​=−0,1V e Imin=0,05 AI_{\text{min}} = 0,05 \, \text{A}Imin​=0,05A.

Terceiro passo: Mude a posição do tubo fotoelétrico para 5cm e repita todo o procedimento novamente (repetir o passo 1 e 2, tomando cuidado com os valores).
Com esses dados, você deve verificar se o experimento está adequado com o que a literatura apresenta, ou seja, deve verificar graficamente se os dados de dispersão (de preferência, plotados no mesmo gráfico) estão de acordo com o gráfico abaixo.
Registre os prints do valor máximo e mínimo nas configurações acima para inserir no relatório!

EXPERIMENTO 2: TUBO FOTOELÉTRICO NA FONTE POLICROMÁTICA

Primeiro passo: Vá na chave inversora e verifique se está na posição reversa.
Segundo passo: Posicione o tubo fotoelétrico na luz policromática.
Terceiro passo: Coloque a fonte policromática em 645 nm e encontre o valor de tensão V0V_0V0​ que zere a corrente, aumentando o ajuste fino.
Meça V0V_0V0​ 3 vezes e tome uma média.
Quarto passo: Faça o mesmo para os comprimentos de onda: 530 nm, 490 nm, 470 nm e 440 nm, conforme tabela abaixo:

A tabela contém os 3 dados para cada comprimento de onda e a média para cada situação.

A equação que rege a correlação entre frequência e Tensão no efeito fotoelétrico é:

eV0=hν−ϕeV_0 = h\nu – \phieV0​=hν−ϕ

Sendo $e$ a carga do elétron, $h$ a constante de Planck, $\nu$ a frequência do fóton incidente e $\varphi$ a função trabalho.
Você deve calcular a constante de Planck usando a regressão linear – veja como fazer no vídeo postado na disciplina.

PESQUISA LOCORREGIONAL

A célula fotovoltaica é a principal aplicação do efeito fotoelétrico, presente em painéis solares para gerar eletricidade limpa e renovável. Recomendamos a leitura do artigo publicado pelos professores Guilherme Pianezzer e Daniel Guimarães Tedesco:
Vale a pena investir em painéis solares

a) Escreva brevemente o funcionamento de uma célula fotovoltaica.

b) Faça uma cotação de quanto custa uma placa solar na sua localidade. Faça uma tabela com ao menos 3 fornecedores:

Se não há fornecedores na sua região, verifique nas imediações com o custo do frete associado.

c) Agora, verifique a capacidade de geração de energia com a sua conta de luz e veja em quantos anos o investimento é “pago” – chamado de payback.

O QUE VOCÊ DEVE POSTAR?

Um relatório contendo:

• Os dados do Experimento 1 e 2 tabelados conforme template;
• O gráfico do Experimento 1, com os prints dos valores ditos acima;
• Os valores encontrados na regressão linear do Excel para o experimento 2;
• Uma discussão do resultado do Experimento 2, em função dos parâmetros estatísticos;
• [Locorregional] Estudo dos fornecedores de placas solares e o payback.

MATERIAIS DE APOIO:

Caso o estudante e/ou grupo deseje ampliar a compreensão teórica e prática do tema a partir das seguintes indicações:

• GRIFFITHS, D. J. Mecânica Quântica. São Paulo: Pearson, 2011 – BVP
• KNIGHT, R. D. Física: Uma Abordagem Estratégica: volume 4: relatividade, física quântica. Porto Alegre: Bookman, 2009 – BVMB
• MAHON, M.J. R. P. Mecânica Quântica: desenvolvimento contemporâneo com aplicações. Rio de Janeiro: LTC, 2011 – BVMB
• YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física IV – Ótica e Física Moderna. São Paulo: Pearson, 2016 – BVP