Photoelectron Effects
As primeiras experiências para a dualidade Wave-Particle foram feitas pelo físico alemão Max Planck (1858-1947). Usando o radiador de corpo negro (emissor e absorvedor igual de radiação em todos os comprimentos de onda), Planck derivou a equação para a menor quantidade de energia que pode ser transformada em luz
p>>p> onde h é a constante de Planck 6,626×10-34 J.S e v é a frequência.
Ele também formulou a teoria quântica dizendo que a luz que foi emitida tinha níveis discretos de energia, e que a energia que foi irradiada era quantizada;
p>E=nhv
(onde n é um inteiro, e pode ser zero ou um número positivo).
Quantificação dos estados de energia que existem valores ou estados discretos, e as energias entre os valores de n são proibidas. Assim, afirmou que se x número de partículas estivesse presente com um determinado valor de frequência, então a energia seria
E=xhv
p>Frequência está relacionada com o comprimento de onda onde c=vλ ou v=c/λ
Replace v=c/λ na equação acima, temos
E=xhc/λ
Em 1905, Einstein assumiu que as energias discretas de Planck são pacotes de energia chamados fótons. A energia total de um sistema é igual à energia cinética mais a energia potencial, e como sempre, aplica-se a Lei de Conservação de Energia. Einstein explicou que na energia do efeito fotoeléctrico a energia de cada fotão é absorvida por um electrão num determinado metal, e como resultado o electrão foi capaz de ejectar se a energia do fotão for igual ou superior à energia limiar (Figura 2). A energia limiar é a quantidade de energia necessária para ejectar um electrão, e chama-se função de trabalho Φ.
Desde E=hv
podemos reescrever a equação para mostrar que a energia total é igual a Φ mais a energia cinética
E = Φ + KE = hv
O efeito fotoeléctrico mostra que a luz se comporta como um fotão ou uma partícula cheia de energia, por outras palavras, as ondas de luz comportam-se como partículas.
Segundo a teoria das partículas de luz, a energia da luz aumentará para um valor discreto e finito, a menos que λ vá a zero, o que nunca acontecerá de acordo com a teoria das partículas numa caixa unidimensional. Isto ajuda a explicar a observação da radiação de corpo negro.