segunda-feira, 1 de dezembro de 2014

Albert Einstein – Da Relatividade ao Efeito Fotoelétrico

Por: Rafael Gama Vieira


Einstein; Efeito Fotoelétrico; Relatividade; Prêmio Nobel.

Figura 01 – Albert Einstein.
 Fonte: 
wikipedia
Einstein nasceu em Ulm, sul da Alemanha, em 14 de março de 1879, vindo de uma família judaica não praticante. Seu pai, Hermann Einstein, possuía uma oficina eletrotécnica, porém, com os negócios não indo bem e com o nascimento de Albert, resolveu se mudar para Munique, capital da Bavária, pois lá poderia abrir uma oficina em sociedade com irmão Jacob. 
Seu interesse pela ciência começa cedo, aos quatro anos, quando ganha uma bussola de seu pai. O pequeno futuro cientista fica maravilhado com o fato da agulha se movimentar aparentemente sem nenhuma influencia externa. Apensar do interesse cientifico, Einstein não se mostrava muito interessado pelas aulas em seu ensino primário, realizado em Munique. Nesta época seus professores não percebem nele muitos sinais de inteligência, pelo contrário, sua falta de interesse e atenção acabava atrapalhando os demais estudantes de sua sala. Outro problema enfrentado por ele na escola era o autoritarismo dos professores e suas formas de ensino, que obrigava os alunos a decorarem toda a matéria.
Aos nove anos descobre seu interesse por geometria e álgebra. Seu interesse pelo assunto o faz ler obras de cientistas como Leibniz, Kant e Hume, o que o torna um gênio da matemática aos 12 anos.
Em 1900, com 21 anos, gradua-se em Física pelo Instituto Politécnico de Zurich, recebendo a naturalização Suíça no ano seguinte. Cinco anos depois começam suas primeiras publicações científicas sobre eletrodinâmica, as dimensões moleculares, equivalência entre a massa inerte e a energia e os primeiros esboços sobre a Teoria da Relatividade, a qual ele completa em 1915. Segundo esta teoria, todas as trajetórias, ou direções, de um corpo em movimento são relativas aos pontos de onde se observava o deslocamento desse corpo e ainda, todos os corpos se contraem ao mover-se: para um observador num trem em grande velocidade, o trem é mais comprido que para um observador que o vê da margem da via férrea; a contração de um objeto em movimento aumentaria proporcionalmente à velocidade. O mesmo aconteceria com o tempo; se uma pessoa pudesse deslocar-se com uma velocidade bem próxima à da luz, conseguiria viajar no tempo, veria os efeitos antes das causas e presenciaria os acontecimentos antes que eles sucedessem realmente. 
Apesar de ser uma teoria totalmente revolucionária para a Física, não é a Relatividade que da ao Einstein o premio Nobel. Este é conquistado devido sua pesquisa sobre o Efeito Fotoelétrico.
Este efeito foi observado pela primeira vez em 1887, por Heinrich Hertz, quando este trabalhava com descargas elétricas em esferas metálicas (Figura 02). Ao realizar o experimento, Hertz percebeu que as centelhas aconteciam com mais facilidade ao iluminar as esferas com luz ultravioleta.

Figura 02 – Experimento de Hertz para produzir ondas eletromagnéticas. Fonte: sparkmuseum.com


Outros cientistas tentaram explicar o fenômeno e, antes da descoberta do elétron, Lenard e Wolf publicaram um artigo na Annalen der Physik, sugerindo que a luz ultravioleta faria com que partículas do metal deixassem a superfície do mesmo. 
Mais tarde, Thomsom postula que o efeito observado consistia na emissão de elétrons pelas placas metálicas ao serem iluminadas e, em 1904, Schweidler mostra que a energia do elétron emitido era proporcional à frequência da luz incidente, e independe da sua intensidade.


Figura 03 – Efeito fotoelétrico. Fonte: http://www.infopedia.pt


Este fenômeno não foi devidamente explicado até 1905, quando Einstein sugere um comportamento corpuscular para a luz. Segundo ele, a luz poderia ser considerada como diversos pacotes de energia, denominado fótons, como se estes fossem partículas. A energia destas partículas é dada por:


A energia necessária para arrancar os elétrons era diferente para cada material, sendo esta denominada Função Trabalho (w). Neste caso, ao fornecer uma energia E igual à função trabalho do metal, o elétron apenas se desprende da superfície. Porém, se E for maior que w, o elétron sai com certa velocidade, que será tanto maior quanto maior for E. A energia do elétron emitido é calculada então através da seguinte equação:



Cada fóton consegue arrancar apenas um elétron. Logo, o número de elétrons arrancados pode ser apenas múltiplo de hv.
Com todas as suas pesquisas, Einstein começa a chamar a atenção de imperialistas reacionários, o que, após a vitória do partido nazista em 1933, o obriga a se mudar para os Estados Unidos.
Em 1939 escreve uma carta ao presidente Norte Americano Franklin Roosevelt, pedindo para que o programa nuclear se iniciasse o mais rápido possível. O presidente, por sua vez, reuniu cientistas, engenheiros, militares e funcionários do governo para juntos criarem o Projeto Manhattan, cujo objetivo final era produzir a bomba atômica, sendo que, com esta, era possível desencadear numa grande massa de urânio uma reação nuclear em cadeia, que geraria vastas quantidades de energia. 
Anos mais tarde, Einstein lamentou o papel que teve no desenvolvimento dessa arma destrutiva: “Eu cometi o maior erro da minha vida, quando assinei a carta ao Presidente Roosevelt recomendando que fossem construídas bombas atômicas”.
Torna-se cidadão americano em 1940, vivendo em Princeton até sua morte por aneurisma, em 18 de abril de 1955.


BIBLIOGRAFIA


Site Brasil Escola. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/biografia/albert-einstein.htm> e <http://www.brasilescola.com/fisica/einstein-bomba-atomica.htm>. Acesso em 2014. 

Site E-biografias. Disponível em: <http://www.e-biografias.net/albert_einstein/
http://www.infoescola.com/biografias/albert-einstein/>. Acesso em 2014.

Site IF UFRGS. Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/einstein/efeitofotoeletricoequation.html>. Acesso em 2014





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