O iluminado Einstein
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Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015
Carlos Alberto dos [email protected]
Instituto de FísicaUFRGS
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015
De como a luz entrou na vida científica de Albert Einstein
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015
As portas de entrada
eletro-magnetismo
mecânicanewtoniana
termo-dinâmica
teoriada
relatividadeteoriaquântica
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015
teoriada
relatividade
GeralEspecial ou restrita
E=mc2
Contração espacial e dilatação temporal
Curvatura da luz num campo gravitacional
radioatividade
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teoriaquântica
Quantização da luz: fóton
Calor específico de
sólidos
Emissão de luz estimulada:
laser
Células fotovoltaicas
Fotossíntese
Efeito fotoelétrico
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Por que destacar o Efeito
fotoelétrico
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015
Tema importante e presente em muitos livros-textos, nem sempre com a devida precisão conceitual e histórica.
Tem sido usado em muitas tentativas de inserção de física moderna e contemporânea no ensino médio.
A teoria do gatilho de Lenard é pouco conhecida. A dificuldade para aceitação da teoria de Einstein,
por parte da comunidade científica. A controvérsia em torno do assunto é um belo
exemplo de história e epistemologia da física.
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http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod00/
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Como Einstein chegou a tudo isso
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https://i.ytimg.com/vi/AcKuf26Fr4w/maxresdefault.jpg
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1895: Perseguindo um raio luminoso, com a velocidade da luz
Einstein e seus colegas na Escola de Aarau, 1896.
16 anos, devaneio juvenil
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http://www.pitt.edu/~jdnorton/Goodies/Chasing_the_light/
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015 https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2012v29n1p52
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015
KNOBEL, Marcelo; SCHULZ, Peter A. (orgs.). Einstein: muito além da
relatividade. São Paulo: Instituto Sangari, 2010.
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015
KNOBEL, Marcelo; SCHULZ, Peter A. (orgs.). Einstein: muito além da
relatividade. São Paulo: Instituto Sangari, 2010.
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015 http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/possible_prt.htm
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O fantasma da ação à distância
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O homem caíndo e o princípio da equivalência
https://einstein.stanford.edu/Library/images/ep_cartoons-lg.jpg
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O princípio da equivalênciaAceleração = Gravidade
Sciences et Avenir, Hors Serie, Jan/Fev 2015
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Curvatura espaço-tempo
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Efeito fotoelétrico . . .
Palestra apresentada no XXXIIIEncontro de Físicos do Norte eNordeste, Natal, 9-13/11/2015 Anotações da ETH
Não foi por acaso
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O Efeito fotoelétrico
antes de Einstein
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1887: Hertz descobre o fenômeno
Mostrou que o fenômeno deveria ser devido apenas à luz ultravioleta
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http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/20EfeitoFotoeletrico/Animacao/foto_mod7.swf
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1888: Wilhelm Hallwachs
Mostrou que corpos metálicos irradiados com luz ultravioleta adquiriam carga positiva
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1889: Philipp Lenard e Max Wolf
Sugerem que a luz ultravioleta arranca partículas da superfície do metal
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1889: J.J. Thomson
Postula que o efeito fotoelétrico consiste na emissão de raios catódicos. Em 1897 ele descobriria que os raios catódicos são elétrons!
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Lenard continua investigando o fenômeno, mas não o decifra
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Um dos melhores artigos sobre as investigações de Lenard
http://www.jstor.org/stable/27757381?seq=1#page_scan_tab_contents
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1. Lenard trabalha com a hipótese de que os raios catódicos eram ondas no éter. Em 1897 Thomson descobre que eram elétrons.
2. 1893: raios catódicos (RC) passando por uma fina folha metálica. Aqui começa a teoria do gatilho. Os RC induzem a emissão de partículas carregadas na folha e ionizam o ar fora do tubo. Ele estava errado, poderia ter descoberto os raios-X!
3. 1902: a velocidade máxima dos elétrons independe da intensidade da luz.
Resultados e conclusões de Lenard
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4. A fotocorrente depende da intensidade da radiação, para determinada frequência. Ele não conseguiu observar uma corrente tão baixa que não produzisse fotocorrente.
5. A energia da luz não é transformada na energia do elétron. A luz apenas estimula os átomos a emitirem elétrons, através de um processo de ressonância. Teoria do gatilho.
6. Um elétron só pode ser liberado se a frequência da luz corresponde à frequência do elétron no átomo.
Resultados e conclusões de Lenard
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7. O efeito fotoelétrico depende unicamente das propriedades do catodo.
8. Não fez qualquer estudo para correlacionar a frequência da luz com a velocidade dos elétrons.
Resultados e conclusões de Lenard
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Somando, subtraíndo, multiplicando e
dividindo, os trabalhos de Lenard resultaram basicamente na sua
teoria do gatilho
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1905: Lenard ganha o Nobel de Física
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Einstein entra em cenaAcademia Olímpia
Maurice Solovine
Conrad HabichtAlbert Einstein
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1901: Carta para Mileva
Acabei de ler um maravilhoso trabalho de Lenard sobre a geração de raios catódicos pela luz ultravioleta. Sob a influência desse belo ensaio fiquei cheio de tanta alegria e satisfação que era absolutamente necessário dividir um pouco dessa emoção com você.
Papirus, 1992, p.99.
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Efeito fotoelétrico: o título Sobre um ponto de vista heurístico referente à produção e transformação da luz
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Efeito fotoelétrico: a premissa
Na propagação de um raio de luz emitido por uma fonte pontual, a energia não é distribuída continuamente no espaço. Ela consiste de quanta de energia localizados em pontos do espaço, e que só
Quantização da luz
podem ser absorvidos ou gerados como unidades completas
Princeton Univ. Press, 1998, p.177
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Efeito fotoelétrico: o problema
Um espaço contendo um gás de moléculas e elétrons, fechado por paredes idealmente refletoras. No interior, existem elétrons presos, denominados ressonadores, que emitem e absorvem ondas eletromagnéticas.
Trata-se de um corpo negro
Princeton Univ. Press, 1998, p.177
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Efeito fotoelétrico: questões abordadas
Princeton Univ. Press, 1998, p.177
1. Dificuldade da teoria da radiação de corpo negro.2. Determinação do quanta elementar de Planck.3. Entropia da radiação.4. Limitação da entropia de radiação monocromática para
radiação de baixa densidade.
5. Dependência da entropia no volume de gases e soluções diluídas.
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Efeito fotoelétrico: questões abordadas
Princeton Univ. Press, 1998, p.177
6. Interpretação da expressão para a dependência volumétrica da entropia de radiação monocromática, conforme o princípio de Boltzmann.
7. A regra de Stokes8. A geração de raios catódicos pela iluminação de
corpos sólidos.9. Ionização de gases pela luz ultravioleta.
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A equação do efeito fotoelétrico
P = VRb/N = h
P = função trabalho = f
eV = hn - f
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O Efeito fotoelétrico depois de Einstein
7. Até 1911, a teoria do gatilho ainda era considerada como uma das grandes verdades da física.
8. Em 1913, depois do trabalho de Bohr, a teoria do gatilho foi desconsiderada.
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Millikan tenta provar que Einstein está errado. Passa 10 anos medindo a
constante de Planck através do efeito
fotoelétrico
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Franklin, A. The European Physical Journal H, 38 (2013) 573-594
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Mesmo assim, a ideia do quantum de luz não foi aceita por
grande parte da comunidade
científicaAté que . . .
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Compton prova a existência do
fóton, mas não cita Einstein na sua conferência
Nobel
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