quinta-feira, 14 de novembro de 2013

EFEITO FOTOELÉTRICO E SUAS APLICAÇÕES

A emissão de elétrons de uma superfície em razão da interação de uma onda eletromagnética com a mesma é chamada efeito fotoelétrico.

Interação entre radiação eletromagnética e uma superfície resultando no efeito fotoelétrico
A descoberta desse efeito ocorreu entre 1886 e 1887 por Henrich Hertz, que usou a física clássica para explicá-lo. Os conceitos clássicos tornaram a concepção desse fenômeno insuficiente, dando lugar aos conceitos modernos proposto por Albert Einstein no ano de 1905. Dentre as propostas de Einstein estão a quantização da energia, ou seja, para ocorrência da ejeção imediata de elétrons da superfície, a energia da radiação (ondas eletromagnéticas) estaria concentrada em pacotes (fótons) e não distribuída sobre a onda (previsão clássica). Demonstrou também que a velocidade com que os elétrons são ejetados não depende da quantidade de fótons emitidos, e sim da frequência que esses fótons possuem.
Atualmente, o efeito fotoelétrico é utilizado em toda sorte de situações que vivemos no nosso cotidiano. "Graças ao efeito fotoelétrico tornou-se possível o cinema falado, assim como a transmissão de imagens animadas (televisão). O emprego de aparelhos fotoelétricos permitiu construir maquinaria capaz de produzir peças sem intervenção alguma do homem. Os aparelhos cujo funcionamento assenta no aproveitamento do efeito fotoelétrico controlam o tamanho das peças melhor do que o pode fazer qualquer operário, permitem acender e desligar automaticamente a iluminação de ruas, abrir e fechar portas de lojas, etc. 
Os aparelhos deste tipo tornam possível a prevenção de acidentes. Por exemplo, nas empresas industriais uma célula fotoelétrica faz parar quase instantaneamente uma prensa potente e de grande porte se, digamos, o braço dum operário se encontrar, por casualidade, na zona de perigo."

LASER

Um laser é um dispositivo que controla a maneira pela qual átomos energizados liberam
fótons. A palavra "laser" é a sigla em inglês de amplificação de luz por emissão
estimulada de radiação (light amplification by stimulated emission of radiation), que 
descreve bem resumidamente como um laser funciona.



Foto cedida pela NASA
A estação de testes de Limiar de Danos Óticos, do Centro de Pesquisas da NASA, em Langley, tem três lasers: um laser pulsado de alta energia de Nd: Yag, um laser de Ti: safira e um laser  de HeNe para alinhamento.




A luz laser tem as seguintes propriedades:
  • A luz liberada é monocromática. Ela contém um comprimento de onda específico de luz (uma cor específica). O comprimento de onda de luz é determinado pela quantidade de energia liberada quando o elétron vai para uma órbita menor.
  • A luz liberada é coerente. Ela é "organizada" - cada fóton se move juntamente com os outros. Isso significa que todos os fótons têm frentes de onda que são iniciadas em uníssono.
  • A luz é bem direcionada. Uma luz laser tem um feixe muito estreito e é muito forte e concentrada. A luz de uma lanterna, por outro lado, libera luz em várias direções, além da luz ser muito fraca e difusa.
Para que essas três propriedades ocorram, é necessário algo chamado emissão estimulada. Essa emissão não ocorre numa lanterna comum - em uma lanterna, todos os átomos liberam seus fótons de forma aleatória. Na emissão estimulada, a emissão de fótons é organizada.

PRIMEIRO MASER


Maio de 1952 – Nikolay Basov e Alexander Prokhorov (Instituto Lebedev) descrevem 
princípio do MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), que significa "Amplificação de Microondas por Emissão Estimulada de Radiação".
1953 – Charles Townes, J. P. Gordon e H. J. Zeiger constroem primeiro maser na Universidade de Colúmbia.
                                                        
 C. Townes