FÍSICA FÍSICA - Prof. Alves Fabricio Alves Fabricio 2. EFEITO FOTOELÉTRICO
FÍSICA - -Prof. capítulo 01
Um importante passo no desenvolvimento das concepções sobre a natureza da luz foi dado no estudo de um fenômeno muito interessante, descoberto por H. Hertz. Este fenômeno recebeu o nome de efeito fotoelétrico.
F ÍO SD I CEARM DERN A Fabricio Alves - Prof. F◘◘ÍAULA S I C01 A M NO AFÍSICA FÍSICA - Prof. Fabricio Alves
Prof. Fabricio TEORIA QUÂNTICA DA recebeu LUZ oI nome F Í SFÍSICA C A de M- efeito O D Efotoelétrico. R N A Alves 1. INTRODUÇÃO recebeu o nome de efeito fotoelétrico. Albert Einstein percebeu que esse efeiF Í SF IÍC M OM DO E RE NR AN SA I-mais CProf. Arecebeu Aa hipótese oDnome de efeito fotoelétrico. QUÂNTICA percebeu que esse efeito poderia ser bem explicado se FÍSICA Fabricio Alves PlanckTEORIA (1858-1947) de- DA LUZ Albert Einstein Albert Einstein percebeu 1INTRODUÇÃO de Planck, quanta de oaluz, feita para fotoelétrico. as molé-que esse efeirecebeu nome de efeito to LUZ poderia ser mais bem dos explicado se hipótese QUÂNTICA DA matemático para a emis7) de- TEORIA recebeu o nome de efeito fotoelétrico. TEORIA QUÂNTICA DA LUZ to poderia ser mais bem explicado a hipótese Em 1900, Max Planck (1858-1947) deAlbert Einstein percebeu quese esse efei1-que INTRODUÇÃO FÍS I Cluz, A MO D E Ras N A culas, fosse estendida também à Einstein própria onda magnética, ajustade Planck, dos quanta de feita para moléAlbert percebeu que efeiemis- senvolveu 1-se INTRODUÇÃO de Planck, dos quanta de luz, feita para asesse moléum modelo matemático para a emisto poderia ser mais bem explicado se a hipótese Em 1900, Max Planck (1858-1947) deeletromagnética. to fosse poderia ser mais também bem explicado se a hipótese dados experimentais. Para Em 1900, Max Planck (1858-1947) deculas, estendida à própria onda culas, fosse estendida também à própria onda sãosenvolveu de radiação eletromagnética, que se ajustaajustade Planck, dos quanta de luz, feita para as moléum modelo matemático para a emisrecebeu oPlanck, nome de efeito fotoelétrico. TEORIA QUÂNTICA DA LUZ defosse quanta de luz, feita para as molésenvolveu um modelo matemático a emis- Assim, a quantização dados energia, que foeletromagnética. que a emissão de energia va são perfeitamente aos dados experimentais. Para culas, estendida também àque própria onda de radiação eletromagnética, que separa ajustaeletromagnética. Albertfosse Einstein percebeu esse efei. Para 1- INTRODUÇÃO culas, estendida também à própria onda são de radiação eletromagnética, que se ajustaAssim, a quantização da energia, que foeletromagnética. isso, de admitir que a emissão de energia ra lançada por Planck como um recurso teórico para explicar a va teve perfeitamente aos dados experimentais. Para toenergia, poderia serque mais fobem explicado se a hipótese Em 1900, Maxaos Planck (1858-1947) de-quantização Assim, a da eletromagnética. va perfeitamente dados experimentais. Para nergia nãoisso, ra lançada por Planck como um recurso teórico paraserexplicar a Assim, a quantização da energia, que foera teve continua. Albert Einstein percebeu que esse efeito poderia mais bem de admitir que a emissão de aenergia irradiação térmica, ganhou um significado muito mais geral. Hoje, de Planck, dos quanta de luz, feita para as molésenvolveu um modelo matemático para emisPlanck, a radiação era eAssim, aganhou quantização da energia, quepara fo- explicar isso, teve dedeadmitir que aradiação emissão de eenergia ra lançada por Planck como um recurso teórico para explicar a irradiação térmica, um significado muito mais geral. Hoje, ra lançada por Planck como um recurso teórico a explicado se a hipótese de Planck, dos quanta de luz, feita para as não era continua. No modelo Planck, a era fosse estendida também à própria onda são de radiação eletromagnética, que se ajustaconsidera-se que culas, toda energia éestendida quantizada, isto é, existe na ra lançada por Planck como recurso teórico para explicar m pequenos pacotes de não era continua. irradiação térmica, ganhou um significado muitoonda mais geral. Hoje, considera-se que toda energia éum isto é, existe na a moléculas, fosse também àquantizada, própria eletromagnética. No modelo de dados Planck, a radiação era e- ganhou um significado mitida e absorvida em pequenos pacotes de eletromagnética. va perfeitamente aos experimentais. Para irradiação térmica, muito mais geral. Hoje, era irradiação térmica, ganhou significado muito mais geral. Hoje, NooMax modelo de Teoria Planck, ados radiação era e- umpacotes, ao contrário do que supunha a que Física clássica, de equanta, donde nome que toda energia éum quantizada, isto existe naPlanck Planck desenvolveu Assim, quantização energia, que lançada por forma de pacotes, ao contrário do que supunha aé,Física clássica, mitida e1900, absorvida em pacotes de energia, denominados de pequenos quanta, o forma nome de Teoriamodelo dos considera-se Assim, a aquantização dada energia, fo-fora isso,Em teve de admitir que a (1858-1947) emissãodonde de energia considera-se que todapara energia ésupunha quantizada, isto é, existe na mitida e absorvida em pequenos pacotes de Teoria considera-se que toda energia é quantizada, isto é, existe na es de forma de pacotes, ao contrário do que a Física clássica, matemático para a emissão de radiação eletromagnética, que se como um recurso teórico explicar a irradiação térmica, ganhou segundo a qual a energia poderia apresentar variação contínua. energia, denominados de quanta, donde o nome dos qual a energia apresentar contínua. tica. rasegundo lançada apor Planck como poderia um recurso teórico variação para explicar a quanta, ou continua. teoria quântica. não era forma de pacotes, ao contrário do que supunha a Física clássica, DA LUZ
energia, denominados de experimentais. quanta, dondeFÍSICA oao nome Teoria - Prof. Fabricio Alves segundo qual amuito energia poderia apresentar variação contínua. ajustava perfeitamente dados isso, teve de dos umque significado mais geral. Hoje, considera-se que toda FÍSICA -atérmica, Prof. Fabricio Alves quanta, ou teoria quântica. forma de pacotes, contrário do supunha aenergia Física clássica, irradiação ganhou um significado muito mais geral. Hoje,energia e o nome Teoria dos No modelo deaos Planck, a radiação era e- Para segundo aisto qualé,aexiste apresentar variação contínua. quanta, ou teoria quântica. admitir que a emissão de energia não era continua. é quantizada, napoderia de pacotes, ao contrário que considera-se quefotoelétrico toda energia éforma quantizada, isto é,emissão existe nado de mitida e absorvida em pequenos pacotes de 1.1 PACOTES DE ENERGIA – FÓTONS “O efeito consiste na segundo a qual a energia poderia apresentar variação contínua. F Í S I C A M O D E R N A NERGIA –1.1 FÓTONS F Í S I C A M O D E R N A “O efeito fotoelétrico consiste na emissão de No modelo de Planck, a radiação era emitida e absorvida em supunha a Física clássica, segundo a qual a energia poderia apresentar - PACOTES DE ENERGIA – FÓTONS
“O efeito fotoelétrico consiste naa emissão de forma de pacotes, ao contrário do que supunha clássica, energia, denominados dea quanta, dondecomo o nome Teoria dos A luz, tanto durante sua emissão durante a absorelétrons pela matéria sob aconsiste ação daFísica luz”. 1.1 -luz, PACOTES DE ENERGIA – FÓTONS “Oafotoelétrico. efeito fotoelétrico na emissão de pequenos dequântica. energia, denominados de quanta, orecebeu nomeo nome variação contínua. ante a sua emissão como durante aLUZ absorde efeito TEORIA QUÂNTICA Apacotes tanto durante aDAsua emissão como durante a absorsegundo qual a energia poderia apresentar variação contínua. recebeu oa nome de efeito fotoelétrico. TEORIA QUÂNTICA DA donde LUZ elétrons pela matéria sob ação da luz”. ou teoria elétrons pela matéria sob a ação da luz”. ção,quanta, comporta-se como um fluxo de partículas com energia deAlbert Einstein percebeu que esse efeiA tanto sua emissão como durante dea absor1- luz, INTRODUÇÃO Albert Einstein percebeu que esse efeiTeoria quanta, oucomo teoriadurante quântica. INTRODUÇÃO elétrons pela matéria sob a ação da luz”. ção, comporta-se um fluxoa1-(1858-1947) de partículas com energia dedos partículas energia to poderia ser mais explicado se na a hipótese So um fluxo Emcom 1900,A Max Planck dependente dacomporta-se freqüência. porção dedeluz resultou ser, inespera“O efeito fotoelétrico consiste emissão de to poderia ser mais bem explicado se Em 1900, Max Planck (1858-1947) de-de“O bem efeito fotoelétrico consiste naa hipótese emissão de elétrons pela ção, como um fluxo de partículas com energia Quando a radiação eletromagnética de freqüência f atinge pendente da freqüência. A porção de luz resultou ser, inesperade Planck, dos quanta de luz, feita para as molésenvolveu um modelo matemático para a emis1.1 PACOTES DE ENERGIA – FÓTONS de Planck, dos quanta de luz, feita para as molé“O efeito fotoelétrico consiste na emissão de senvolveu um modelo matemáticopartícupara a emisa. A porção de luzabsorresultou ser, Quando radiação eletromagnética de freqüência f atinge damente, muito parecida com–inesperaoFÓTONS que costuma chamar-se matéria sob aa ação da luz”. culas, fosse estendida também àquestão, própria onda pendente da freqüência. A porção luz resultou ser, inesperasão deparecida radiação eletromagnética, que se de ajustacomo durante a 1.1. PACOTES DE ENERGIA culas, fosse estendida também à própria onda Quando a radiação eletromagnética de freqüência f atinge a placa em os fótons associados à radiação interagem são de radiação eletromagnética, que se ajustadamente, muito com o que costuma chamar-se partícuelétrons pela matéria sob a ação da luz”. A luz,vatanto durante a suaexperimentais. emissão como durante a absorQuando aosradiação eletromagnética de freqüência f atinge elétrons pela matéria sobassociados a ação da luz”. eletromagnética. fótons à radiação interagem perfeitamente dados Para As propriedades da luzaos se verificam durante aexperimentais. emiseletromagnética. da com la. o la. que costuma chamar-se partícuva perfeitamente dados Para a placa em questão, muito parecida com o que costuma chamar-se partículuz, tanto durante aque sua emissão como durante asua absorção, Adamente, elétrons da placa. Cada elétron que um fótona As propriedades da luz que verificam durante aemissão sua emisAssim, com a quantização da energia, que foção, comporta-se um fluxo de partículas com deisso, tevecomo de admitir que a se emissão de energia aaos placa em os fótons à daelétron radiação interagem aosplaca emaassociados questão, os fótons associados àabsorve radiação culas com energia deAssim, a quantização energia, que foQuando radiação eletromagnética de frequência f interagem atinge isso, teve de admitir que a energia dequestão, energia com os elétrons da placa. Cada que absorve um fóton são e absorção dizem-se propriedades corpusculares, ao passo rasua lançada porganha Planck como umrarecurso para explicar a recurso Asda propriedades da luzpartículas que seluz verificam durante emiscomo um fluxo de com energia dependente não era continua. luz que comporta-se se verificam durante sua emislançadateórico porh.f Planck como um teórico para a são ela.absorção dizem-se corpusculares, ao apasso uma energia ese sefor for arrancado, a explicar máxima energia não continua. pendente freqüência. Aapropriedades porção deera resultou ser, inesperacom os elétrons da placa. Cada elétron que absorve um placa em questão, os fótons associados à radiação interagem com ganha uma energia h.f e arrancado, a máxima energia com os elétrons da placa. Cada elétron que absorve um fóton irradiação térmica, ganhou um significado muito mais geral. Hoje, Quando a radiação de freqüência f atinge fóton No chama-se modelo a radiação era e- corpusculares, resultou inesperaque a partícula deporção luz fótons ou luminoso. irradiação térmica, eletromagnética ganhou um significado muito mais geral. Hoje, No quanto modelo Planck, a radiação erapasso eecorpusculares, absorção dizem-se ao daser, freqüência. A de de luzPlanck, resultou ser, inesperadamente, muito que asão partícula de chama-se fótons ou quanto luminoso. cinética que pode ter, princípio de conservação da enerdamente, muito parecida com opropriedades que costuma partícuconsidera-se que toda energia éele quantizada, isto é, pelo existe naf Quando adeem radiação eletromagnética de freqüência atinge -se propriedades passo ganha uma energia h.f eassociados se for arrancado, afóton máxima energia mitida eluz absorvida em ao pequenos de chamar-se osh.f elétrons da placa. Cada elétron absorve um ganha uma considera-se que toda energia éque quantizada, isto é, existe na que ele pode ter, pelo princípio de conservação da enermitidapacotes e absorvida pequenos pacotes de acinética placa em questão, os fótons à radiação interagem ganha uma energia e se for arrancado, a máxima energia parecida com o que denominados costuma chamar-se partícula. As propriedades que a partícula de luz fótons quanto luminoso. forma de pacotes, ao contrário do quede supunha a Física clássica, energia, de quanta, donde o ou nome Teoria dos ma chamar-se partícupacotes, ao ter, contrário do princípio que supunha a Física clássica,que ele la. As propriedades da luz chama-se que seenergia, verificam durante sua donde emisdenominados de a quanta, o nome Teoria dosh.f forma gia. cinética ele pode pelo de conservação enerenergia eque seàda for arrancado, ainteragem máxima energia cinética gia. hama-se fótons ou luminoso. com os elétrons placa. Cada elétron que absorve um fótonda pode segundo a qual a energia poderia apresentar variação contínua. aquântica. placa em questão, os fótons associados quanta, ou teoria da luz que se quanto verificam durante a sua emissão e absorção dizem-se segundo aradiação qual a energia poderia apresentar variação quanta, ou teoriacinética quântica. Fonte de Radique ele pode ter, pelo princípio de conservação dacontínua. ener-
são absorção dizem-se propriedades corpusculares, ao passo Fonte de Radigia. ter, pelo da energia.a máxima energia m durante a esua emisganha umaprincípio energiadeh.fconservação e se for arrancado, propriedades ao passo a partícula de placa. luz chama-se Fonte de-de Radicom os elétrons da elétron que absorve fóton 1.1 PACOTES DE ENERGIA – que FÓTONS “O Cada efeito fotoelétrico consiste nafotoelétrico emissão um deconsiste açãocorpusculares, queação a partícula luz chama-se fótons ou quanto luminoso. gia. 1.1 - PACOTES DE ENERGIA – FÓTONS “O efeito na emissão da de enercinética que ele pode ter, pelo princípio de conservação A luz, tanto durante a sua emissão como durante a absorfótons ouao quanto orpusculares, passo elétrons pela matéria a ação pela da luz”. açãoluminoso. A luz, tanto durante a sua emissão como durante a absor- sob Pacotes de elétrons matéria sobenergia a ação da luz”. Pacotes de uma energia arrancado, a máxima ção, comporta-seganha como um fluxo de partículas com energiah.f de- e se for gia.energia deção, comporta-se como um fluxo de partículas com Energia Energia pendente da freqüência. A porção dePacotes luz resultoude ser, inesperaquanto luminoso. Fonte de RadiQuandoser, a radiação eletromagnética de freqüência f atinge pendente da freqüência. A porção de luz resultou inesperaQuando a radiação eletromagnética de freqüência f atinge damente, muito parecida com o que costuma partícucinética que elechamar-se pode ter, pelo princípio de conservação da enerEnergia Fótons Fótons a placa em questão,partícuos fótons associados à radiação interagem damente, muito parecida com o que costuma chamar-se
ação
a placa em questão, os fótons associados à radiação interagem la. As propriedades da luz que se verificam durante a sua emisPacotes de com osdurante elétronsa da elétron que absorve um fóton la. As propriedades da luz que se verificam suaplaca. emis-Cada Fótons com os elétrons da placa. Cada elétron que absorve um fóton são e absorção dizem-se corpusculares, ao passo Pacotes de gia. propriedades ganha uma energia e se for arrancado, a máxima energia e absorção dizem-se propriedades corpusculares, ao h.f passo Energia que a partícula de luz chama-sesão ganha uma energia h.f e se for arrancado, a máxima energia fótons ou quanto luminoso. Energia que luminoso. ele pode ter, pelo princípio de conservação da enerque a partícula de luz chama-se fótonscinética ou quanto cinética que ele pode ter, pelo princípio de conservação da energia. Fótons Fótons gia. BateriaFonte de Radi-
Bateria
de
ação Bateria
Fonte de Radiação Pacotes de Energia Fótons
Pacotes de Energia
Cada fóton possui umaquantidade quantidadede deenergia energia dada dada ela ela equação: equação: Bateria Fótons Cada fóton possui uma Cada fóton possui uma quantidade de energia dada ela equação: Bateria
h.c EEhE.hf. fdada h. f ela equação:EE Eh.c h.c quantidade de energia Onde :E h éa h constante Planck. h.ch.c . Ef hde.def Planck. Onde : h é a :constante E h. f Onde h é a constante de Planck.E E -34 (No SIho.c valor vale : h = 6,63.10-34 J.s) Bateria
CadaCada fóton possui umauma quantidade de energia dada ela ela equação: fóton possui quantidade de energia dada equação:
Cada fóton possui uma quantidade de energia dada ela equação: Cada fóton possui uma quantidade de energia dada ela equação:
E
Onde : h é a constante de Planck.
E (No SI o valor vale : h = 6,63.10 gia dada ela equação: é a freqüência da radiação.
h.c
Equação de Einstein para o efeito fotoelétrico Equação de Einstein parapara o efeito fotoelétrico Equação de Einstein o efeito fotoelétrico
Equação de Einstein para o efeito fotoelétrico de Einstein o efeito fotoelétrico Equação deEquação Einstein para opara efeito fotoelétrico
Ec h. f EcEEc hh..fhf. f o valor é a (No freqüência da radiação. vale : h = 6,63.10 J.s) é SI a freqüência da radiação. c Ecfotoelétrico h. f A constante de Planck pode ser determinada emEquação eletrovolt de Einstein Onde: para o efeito é a freqüência da radiação.
Onde : h é a constante de Planck. Onde : h(No é a constante devale Planck. -34 SI o valor : h = 6,63.10 J.s) -34
J.s)
(No SI o valor vale : h = 6,63.10 J.s) (No SI o valor vale : h = 6,63.10-34 J.s)
Ec h. f
-34
é a freqüência da radiação. é a freqüência da radiação. A constante de Planck pode ser determinada em eletrovolt Onde: -19 -19 A constante de Planck pode ser determinada emdos eletrovolt Onde: (eV.s), pois equivale a 1,6.10 Joule (J). h.¦, Energia fótons incidentes (eV.s), pois 1eV equivale a 1,6.10 Joule (J).determinada constante de 1eV Planck pode ser determinada em eletrovolt Onde: AA constante de Planck pode ser determinada em eletrovolt A constante de Planck pode ser em eletrovolt Onde: -19 h. ¦, Energia dos fótons incidentes (eV.s), pois 1eV equivale a 1,6.10 Joule (J). Onde: h.¦, Energia dos fótons incidentes -19 -19 f, chamada função trabalho e característica da substância (eV.s), pois 1eV equivale a 1,6.10-19 Joule (J). (eV.s), 1eV equivale a 1,6.10 Joule (J). (eV.s), pois 1eV equivale a 1,6.10 Joule (J). -15 -34 ¦, Energia dos dos fótons incidentes h. ¦, Energia fótons incidentes o valor valeser : h =determinada 4,14.10 eV.s)em eletrovolt h.f, Energia dos fótons f, chamada incidentes função trabalho característica da substância f, chamada função trabalho e ecaracterística da substância -15 A constante(Em deeV.s Planck pode Onde: que constitui a placa, representa a energia necessária (Em eV.s o -15 valor vale : h = 4,14.10 eV.s) -19 φ, chamada função trabalho e característica substância que constitui que constitui a placa, representa ada energia necessária para arrancarf, um elétron da superfície da placa. (eV.s), pois 1eV equivale a 1,6.10 Joule (J). f, constitui chamada função trabalho e característica da substância chamada função trabalho e característica da substância -15 h. ¦, Energia dos fótons incidentes -15 que a placa, representa a energia necessária um elétron da superfície da placa. EC.Max . Energia Cinéticarepresenta máxima dospara elétrons ejetados. A energia de cada fóton é diretamente proporcional a freqüêna placa, aarrancar energia necessária para arrancar um elétron da EC.Max . Energia Cinética máxima dos elétronsda A energia de acada fóton é diretamente proporcional a freqüênpara arrancar umatrabalho elétron da superfície placa. cia da radiação, assim quanto maior for freqüência mais constitui a placa, representa adaenergia necessária que constitui placa, aejetados. energia necessária f, mais chamada função erepresenta característica substância superfície daque placa. cia da radiação, -15 assim quanto maior for a freqüência será o fóton. EC.Maxpara . Energia Cinética máxima dos elétrons ejetados. A energia de energético cada fóton é diretamente proporcional a freqüênpara arrancar um elétron da superfície da placa. arrancar um elétron da superfície da placa. energético será o fóton. E .Max. Energia Cinética máxima dos elétrons ejetados. 2.1 - FREQÜÊNCIA DE CORTE (¦O)
de Planck.
h.c
alor vale : h = 6,63.10 J.s)vale : h = 4,14.10 (Em eV.s o valor
a da radiação.
eV.s) (EmoeV.s valor:vale h = 4,14.10 (Em eV.s valoro vale h = :4,14.10 eV.s)eV.s) (Em eV.s o valor vale : h = 4,14.10
eV.s)
h.
Ec h. f
Equação de Einstein para oCefeito fotoelétrico que constitui a placa, representa a energia necessária radiação, assim quanto maiorproporcional for aproporcional freqüência EC.Max .FREQÜÊNCIA Energia Cinética máxima elétrons ejetados. 2.1 DE máxima CORTE (¦O)dosdos energia Adaenergia defóton cada fóton é diretamente amais freqüênzzA energia Acia de cada fóton édiretamente diretamente proporcional aa frequência E . Energia Cinética elétrons de cada é freqüênÉ a mínima freqüência que a- radiação deve possuir parasuperfície C.Max para arrancar um elétron da da placa.ejetados. Planck pode ser determinada em eletrovolt Onde: energético será o fóton. É a mínima freqüência que a radiação deve possuir para emitir fótons com a energia suficiente para arrancar elétrons (fo) da cia da assim radiação, assim quanto maior for a freqüência mais2.1. FREQUÊNCIA DE CORTE dada radiação, quanto maior for a freqüência mais energético cia radiação, assim quanto maior for a freqüência mais -19 EC.Max . Energia Cinética máxima dos para elétrons ejetados. -34 AJoule energia(J). de cada fóton é diretamente proporcional a freqüênemitir fótons com a energia suficiente arrancar da placa de metal. le a 1,6.10 É a mínima frequência que a radiação deveelétrons possuir para emitir será o fóton. será oenergético fóton. 2.1fótons - FREQÜÊNCIA h.¦, Energia dos incidentes de metal. da radiação éDE a de CORTE corte a ener-(¦O) energético será o fóton. cia da radiação, assim quanto maior for a freqüência mais Quando a freqüênciaplaca gia cinética máxima é2.1 nula,com assim temos: fótons a energia suficiente para arrancar elétrons dapara placa de Quando a freqüência da radiação é a de corte a enerFREQÜÊNCIA DE CORTE (¦ ) O É a mínima freqüência que a radiação deve possuir energético será o fóton. 2.1 - FREQÜÊNCIA DEé nula, CORTE (¦Oda ) substância gia cinéticae máxima assim temos: f, chamada função trabalho característica metal. -15 c h. f 2.1 - EFREQÜÊNCIA é freqüência a mínima a emitir com a energia suficiente arrancar deve elétrons da para Cfótons . Max , como aaafreqüência mínima possuir DE (¦Oque )apara valor vale : h = 4,14.10 eV.s) Émetal. aÉ mínima que radiação deve possuir para Quando frequência radiação éaaradiação de corte a energia cinética h. f freqüência CORTE ECda . Max , como a freqüência é a mínima a energia cinética zero, logo fica: placa deserá que constitui a placa, representa a energia necessária emitir fótons com a energia suficiente para arrancar elétrons da máxima nula, assim temos: Éfótons aémínima freqüência que a radiação deve possuir para energia cinética será zero, logo fica:para emitir com a energia suficiente arrancar elétrons 2. EFEITO FOTOELÉTRICO Quando a freqüência da radiação é a de corte a ener- da de Um importante passo no2.desenvolvimento das concepções para arrancar da superfície da placa. EFEITO FOTOELÉTRICO h . um fplaca = φelétron + Emetal. emitir fótons com a energia suficiente para arrancar elétrons da placa de metal. C Max é nula, assim temos: giaconcepções cinética máxima sobre a natureza da luz Onde: foi dado noUm estudo de umpasso fenômeno erminada em eletrovolt importante no desenvolvimento das Quando a freqüência da radiação é a de corte a enerh. fmáxima placa de metal. o EfoiC.Max . Energia elétrons ejetados. óton é diretamente proporcional a freqüênQuando a dos freqüência da radiação é a de corte a enermuito interessante, descoberto por aH.natureza Hertz. Este sobre da luzfenômeno dado no estudo de umCinética fenômeno gia cinética máxima é nula,da hassim . fradiação o temos: (J). Quando é a de a enermuito interessante, descoberto por H. Hertz. Este fenômeno gia cinética éC .nula, assim temos: h.¦,mais Energia dos fótons incidentes h. f máxima aEfreqüência , como a freqüência é acorte mínima a assim quanto maior for a freqüência Maxassim temos: gia cinética máxima é nula, 19 www.especificophysics.com.br h.cinética f será ECzero, , como a freqüência é a mínima a óton. Av. Generalíssimo Deodoro, 247 3230-1927 energia logo fica: . Max
63.10
J.s)
E h. f
www.especificophysics.com.br hf19 . f EC .Max ,substância como a freqüência é a mínima a f, chamada função trabalho da Av. Generalíssimo Deodoro, 247 3230-1927 e característica . CORTE E(¦ , como a freqüência é a mínima a energia cinética será zero, logo fica: C . Max 2.1 - FREQÜÊNCIA DEhenergia ) O será zero, logo fica: importante passo no desenvolvimento das concepções que constitui a placa, 1representa acinética energia energia cinética será zero,necessária logo fica: 2. Um EFEITO FOTOELÉTRICO a concepções mínima freqüência que a radiação deve possuir para a natureza da luz foipasso dadononodesenvolvimento estudo de um É fenômeno 2. sobre EFEITO FOTOELÉTRICO Um importante 2. EFEITO FOTOELÉTRICO h. f o para arrancar das um elétron da superfície da placa. muito interessante, descoberto por H. Hertz. Este fenômeno
EFEITO FOTOELÉTRICO 14.10-15 2.eV.s)
Um importante passo no desenvolvimento das concepções emitir fótons com a energia suficiente para arrancar elétrons da
QUÍMICA CAPÍTULO - 01 INTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICA
o AULA 01
HISTÓRICO DA QUÍMICA ORGÂNICA 1. DEFINIÇÃO A Química Orgânica é definida como o estudo das estruturas, propriedades e reações de compostos do carbono, os quais são chamados de compostos orgânicos.
4. HETEROÁTOMO É todo átomo diferente de carbono localizado entre átomos de carbono. H3C – O – CH3 H3C – NH – CH3 Obs: Esta definição de heteroátomo não é a mais adequada, porém atende aos objetivos de nosso estudo no ensino médio. 5. TEORIA DA FORÇA VITAL Defendida pelo químico J. J. Berzelius esta teoria sugere que as substâncias extraídas de organismos vivos não poderiam ser sintetizadas em laboratório. Discordando da idéia da força vital, o químico alemão Friedrich Wöhler, discípulo e amigo de Berzelius, conseguiu, em 1828, por acaso, preparar em laboratório a uréia. NH2 O C NH4CNO NH2 Cianato de amônio (reino mineral)
Uréia (reino animal)
Essa preparação é conhecida hoje como síntese de Wöhler.
2. O SURGIMENTO DA EXPRESSÃO QUÍMICA ORGÂNICA Muitas substâncias existentes em compostos naturais (ou extraída deles) são conhecidas desde a antiguidade. Por exemplo, o vinho, obtido pela fermentação da uva, e o álcool, obtido pela destilação de sucos fermentados. Entretanto, somente a partir do século XVIII teve início a sistematização dos processos de obtenção das substâncias a partir de produtos naturais. O químico sueco Karl Scheele, por exemplo, fez uma série de extração de substâncias a partir de produtos naturais (quadro abaixo). Produtos naturais Limão Leite azedo Uva Urina
6. A ORIGEM DA VIDA As substâncias ditas orgânicas são muito anteriores à presença do ser humano na terra. Acredita-se que as moléculas orgânicas primitivas, formadas há cerca de 3,5 bilhões de anos, deram origem aos primeiros seres unicelulares em nosso planeta. Veja a experiência de Stanley Miller (1953):
Compartimento atmosférico com H2O, N2, CH4, NH3, H2S, H2, CO2. Faíscas elétricas simulam relâmpagos, que induzem a formação de novas substâncias. Um condensador resfria os gases “atmosféricos” formando uma “chuva” contendo novos compostos. Esses são coletados em um “oceano”. O “oceano” é analisado quimicamente e é determinada sua composição.
Substâncias obtidas Ácido Cítrico Ácido Lático Ácido Tartárico Uréia
No ano de 1777 surge pela primeira vez a expressão Química Orgânica, introduzida na literatura pelo químico sueco Torben Olof Bergman(1735-1784). Desse modo, de acordo com Bergman, temos:
Compostos orgânicos: substâncias dos organismos vivos; Compostos inorgânicos: substâncias do reino mineral.
3. COMPOSTOS DE TRANSIÇÃO Existem algumas substâncias que, apesar de apresentarem carbono, não são orgânicas. As mais importantes são: C(Graf), C(diam), CO, CO2, H2CO3, HCN, sais como Na2CO3,CaCO3, NaCN, Ca(CN)2, etc. 4. ELEMENTOS ORGANÓGENOS Denomina-se elemento organógeno todo elemento que faz parte de uma cadeia carbônica. Os principais elementos organógenos são: C, H, O e N. Há também elementos da família 17 (7A), os halogênios F, Cℓ, Br e I que costumeiramente aparecem nas substâncias orgânicas, além do fósforo e do enxofre. Elemento Hidrogênio e halogênios Oxigênio e enxofre Nitrogênio e fósforo
Depois de manter o aparelho em funcionamento por alguns dias, Miller verificou que a água, acumulada na base do aparelho, continha moléculas orgânicas semelhantes às proteínas dos seres vivos atuais.
o
__________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________
Valência
Ligações possíveis
__________________________________________________
Monovalente
H– F– Cℓ– Br– I–
__________________________________________________
Bivalente
–O– O= –S– S=
__________________________________________________ __________________________________________________
Trivalente N
N
__________________________________________________
N
__________________________________________________ Carbono
Tetravalente
C
C
C
C
__________________________________________________
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MATEMÁTICA CAPÍTULO I - MATRIZ Chamamos de matriz, toda tabela numérica com m linhas e n colunas. Neste caso, dizemos que a matriz é do tipo m x n (onde lemos “m por n”) ou que sua ordem é m x n. Devemos representar esta tabela entre parênteses ( ), colchetes [ ] ou barras duplas || || . São exemplos de matrizes :
A2x3
3 4 1 = 5 -2 0
B3x3
Como pode-se ver a tabela retirada do jornal “O Liberal” , indica o superávit primário de alguns países nos anos de 2000, 2001, 2002 e uma previsão para 2003. Queremos saber o superávit primário da Bélgica em 2002; basta procurar o valor em percentuais que fica na primeira linha e na terceira coluna da tabela. Agora vamos considerar uma tabela de números dispostas em linhas e colunas, como no exemplo acima mas colocados entre parênteses ou colchetes. A =
1 4 -5 = -2 6 0 3 7 2
3 C 4x1 =
5 -1
D1x2 = -3 4
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A matriz B é uma matriz quadrada, pois ela possui o mesmo número de linhas e de colunas. A matriz C é dita matriz coluna por possuir apenas uma coluna. Já a matriz D é uma matriz linha, desde que possui uma única linha.
Matriz Quadrada
Como já dissemos, uma matriz é quadrada se o seu número de linhas é igual ao número de colunas. Neste caso, se ela é de ordem n x n, dizemos apenas que sua ordem é n. Nesta matriz, os elementos tais que i = j formam a diagonal principal e os elementos tais que i + j = n + 1 formam a diagonal secundária.
1 -2 3 Por exemplo, na matriz M = 0 4 5 os elementos da -7 8 9 diagonal principal são 1, 4 e 9 e os da diagonal secundária são –7 , 4 e 3. Muitas vezes, para designar com clareza certas situações, é necessário um grupo ordenado de números que se apresentam dispostos em linhas e colunas, formando o que dissemos anteriormente ser uma Matriz. Jornal O Liberal
“Você já ouviu falar a frase: “O Brasil tem o maior superávit primário do mundo e isso não é sustentável”? Esqueça ! A Bélgica teve no ano passado, um superávit de 6,5%; a Itália, de 4,4%; a Grécia, de 6,3%; o Canadá, de 5,7%. A Irlanda está encerrando um período de 15 anos de esforço fiscal em que conseguiu reduzir a divida de 111% do PIB para 30%. O esforço da Bélgica já tem 18 anos. É assim que os paises do mundo inteiro saem da situação de endividamento alto, gastando menos do que arrecadam para inverter a curva da divida”
6, 5 6, 5 5, 7 5, 4 5, 4 4, 4 4, 3 4, 8 6, 2 6, 3 5, 9 6,1 5, 5 1, 6 0, 2 0, 0 6, 6 5, 4 4, 2 4,1 4, 4 4, 3 3, 8 3, 8 8, 0 5, 6 3, 9 3, 9 5, 8 5, 7 6, 0 6, 2 3, 7 2, 6 1,1 0, 6 4, 4 2, 8 1, 0 1, 2
ou A =
6, 5 6, 5 5, 7 5, 4 5, 4 4, 4 4, 3 4, 8 6, 2 6, 3 5, 9 6,1 5, 5 1, 6 0, 2 0, 0 6, 6 5, 4 4, 2 4,1 4, 4 4, 3 3, 8 3, 8 8, 0 5, 6 3, 9 3, 9 5, 8 5, 7 6, 0 6, 2 3, 7 2, 6 1,1 0, 6 4, 4 2, 8 1, 0 1, 2
Dizemos que a matriz possui 10 linhas e 4 colunas ou melhor do tipo 10 x 4 (chamamos de ordem). Cada número dentro da matriz é chamado de elemento e 2,6% é o elemento que está na 9ª linha e 2ª coluna também conhecido como aij , onde i = 9 e j = 2.
REPRESENTAÇÃO GENÉRICA DE UMA MATRIZ a11 a21 A = a 31 . a m1
a12 a13 a22 a23 a32 a33 .
. . . . . . . . .
.
am2 am3
. . . .
a1n a2n a3n
. amn m
x n
O elemento da matriz A, posicionado na linha i e na coluna j, é indicado por aij. Por exemplo, na matriz A anterior, o elemento a21 é igual a 5. Podemos representar uma matriz por:
Amxn
a11 a12 … a1n a a22 … a2n = 21 M M M am1 am2 … amn
ou, simplesmente, por A = (aij)mxn.
Matriz Identidade e Matriz Nula Chamamos uma matriz de Matriz Identidade de ordem n, se ela for quadrada de ordem n e 1, se i j aij 0, se i j ou seja, os elementos da diagonal principal são iguais a 1 e os elementos fora desta diagonal são todos nulos. Identificamos tal matriz por In , sendo n sua ordem. Uma matriz será dita Matriz Nula se possui todos os elementos iguais a zero. Ela é indicada por Omxn . Como exemplo de matriz identidade e matriz nula, temos: 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 . I2 , I3 = 0 1 0 , I4 = 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1
O2x3 =
287
0 0 0
0 0 , O2x2 = 0 0 0 0 0
BIOLOGIA BIOQUÍMICA CELULAR
CAPÍTULO I - CITOLOGIA AULA 01 - INTRODUÇÃO À CITOLOGIA I.
2.
Conceito:
GENÉTICA: Porque a célula é a responsável pela transmissão das características hereditárias; MAIORIA DOS SERES VIVOS: Porque os vírus apesar de serem considerados seres vivos, não têm organização celular (são seres acelulares). Constituição da Célula: É constituída basicamente pelas seguintes estruturas: Membrana Plasmática
A Citologia (do grego Kytos = célula; Logos = estudo) é o capítulo da biologia que estuda a célula e seus componentes.
Citoplasma
II. Histórico:
Carioteca
1. (1590) HANS E ZACHARIAS JANSEN: Criaram o primeiro microscópio óptico (todo microscópio óptico é composto por duas ou mais lentes). 2. (1665) HOBERT HOOKE: Ao analisar finíssimas partículas de cortiça ao microscópio, percebeu múltiplos poros aos quais denominou Célula, sendo por isso considerado o pai da citologia.
Núcleo Material Genético
a) b)
c)
Membrana: É uma estrutura que reveste e protege a célula além, de controlar as trocas de substâncias entre os meios intra e extracelular. Citoplasma: É geralmente a maior região viva da célula, estando situada entre a membrana e o núcleo. Nessa região encontramos pequeníssimas estruturas denominadas Organelas Citoplasmáticas. Núcleo: É um corpúsculo geralmente central e esférico que controla as principais funções celulares como: síntese proteica, reprodução celular e transmissão da hereditariedade.
IV. Classificação dos Seres Vivos:
3. (1672) GREW E MALPIGHI: Observaram células em diversas plantas. 4. (1674) LEEUWENHOECK: Descobriu os microorganismos, sendo por isso considerado o pai da microbiologia. 5. (1824) DUTROCHET: Observa células em animais. 6. (1831) ROBERT BROW: Observando células de orquídeas, encontrou uma massa densa e globosa, ao qual denominou Núcleo, admitindo que esta formação estivesse presente em todas as células. 7. (1835) DUJARDIN: Evidenciou uma massa gelatinosa existente entre o núcleo e a membrana envolvente, denominando-a Sarcódio, denominação esta modificada para Citoplasma por Kolliker. 8. (1838) MATIAS SCHLEIDEN E THEODOR SCHWANN: Um botânico e um zoólogo, respectivamente, propuseram a Teoria Celular que apresentava o seguinte enunciado: “Todos os seres vivos são formados por células”. NOTA: Atualmente esta teoria foi ampliada e está enunciada da seguinte maneira: “Todos os seres vivos são formados por células, com exceção dos Vírus”. 9. (1855) RUDOLF VIRCHOW: Declarou: “Omnis cellula et cellula”, que significa: toda célula se origina de outra pré-existente.
10. (1878) WALTER FLEMMING: Descreveu detalhadamente o processo de reprodução celular. 11. (1885) HERTWIG: Criou a teoria protoplasmática. 12. (1932) KNOL E RUZKA: Construíram o primeiro microscópio eletrônico. III. Considerações gerais: 1.
Conceito de célula: É a unidade anatômica (morfológica), funcional (fisiológica) e genética da maioria dos seres vivos.
MORFOLÓGICA: Porque é a menor parte da matéria viva que constitui os tecidos; FISIOLÓGICA: Porque é a menor porção da matéria capaz de realizar todos os fenômenos vitais;
173
1. a)
Quanto ao número de células: Unicelulares: Formados por uma única célula. Ex.: Algas unicelulares, Bactérias, Cianobactérias, Mycoplasma (PPLO) e Protozoários. b)
Multicelulares: Formados por várias células. Ex.: Animais, Vegetais e Fungos.
ANIMAL VEGETAL
UNICELULAR Protozoário Protófita
PLURICELULAR Metazoário Metáfita
V.
Classificação das Células:
1.
Quanto ao padrão de organização:
a)
Células Procariótas: Não apresentam membrana nuclear (Carioteca); Material Genético disperso no citoplasma; Pobres em organóides citoplasmáticos; Apresentam membrana plasmática; Apresentam uma parede celular rígida constituída por proteoglicano, a qual envolve a membrana plasmática; Presença de Mesossomos em bactérias (invaginaçao da membrana plasmática com função de produção de energia); Hialoplasma; Ribossomos. Ex.: Bactérias, Cianobactérias e Mycoplasma (PPLO).