CURIOSIDADES EFEITOFOTOELÉTRICO
1) A descoberta do efeito fotoelétrico teve grande importância para a compreensão mais profunda da natureza da luz. Porém, o valor da ciência consiste não só em esclarecer-nos a estrutura complexa do mundo que nos rodeia, como em fornecer-nos os meios que permitem aperfeiçoar a produção e melhorar as condições de trabalho e de vida da sociedade.
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, os faróis, etc.
Tudo isto tornou-se possível devido à invenção de aparelhos especiais, chamados células fotoelétricas, em que a energia da luz controla a energia da corrente elétrica ou se transforma em corrente elétrica.
Uma célula fotoelétrica moderna consta de um balão de vidro cuja superfície interna está revestida, em parte, de uma camada fina de metal com pequeno trabalho de arranque na figura abaixo. É o cátodo. Através da parte transparente do balão, dita "janelinha", a luz penetra no interior dela. No centro da bola há uma chapa metálica que é o ânodo e serve para captar elétrons fotoelétricos. O ânodo liga-se ao pólo positivo de uma pilha. As células fotoelétricas modernas reagem à luz visível e até aos raios infravermelhos.
Uma célula fotoelétrica permite reconstituir os sons registrados nas películas do cinematógrafo. Além do efeito fotoelétrico, estudado neste capítulo, dito efeito fotoelétrico externo, existe também o chamado efeito fotoelétrico interno, próprio dos semicondutores, muito utilizado, por exemplo, nas resistências fotoelétricas, isto é, aparelhos elétricos cuja resistência depende da intensidade da iluminação. Aplica-se igualmente nos aparelhos fotoelétricos semicondutores que transformam, de forma direta, a energia luminosa em energia elétrica. Tais aparelhos podem servir de fonte de corrente elétrica, permitindo avaliar a intensidade da iluminação, por exemplo, em fotômetros. No mesmo princípio assenta o funcionamento das pilhas solares, de que estão munidas todas as naves cósmicas.
2) A sensibilidade da resistência elétrica (R) de um dispositivo LDR. (resistência dependente da luz) para diferentes valores docomprimento de onda da luz incidente. O funcionamento deste dispositivo é baseadono efeito fotoelétrico. Ao ser iluminado, por exemplo quando exposto ao sol, o dispositivo passa a ter uma resistência elétrica menor, uma vez que ele passa a dispor deelétrons livres devido à ação da luz incidente, conforme ilustrado na figura a seguir. A resistência do LDR aumenta enormemente na ausência de luz, por exemplo à noite, uma vez que faltam elétrons livres. Note que sensibilidade máximada resistência do LDR se encontra na faixa da luz visível (4000 a 7000 A). O material base do LDR é o sulfeto de 124 Valadares, E. C. et alcádmio (CdS) que é sensível à luz na faixa do visível. Para outras aplicações (por exemplo na faixa do infravermelho, como no caso do controle remoto de televisão) é necessário utilizar outros materiais (por exemplo o arseneto de gálio).
Uma aplicação: princípio de funcionamento do sistema de iluminação pública.
Fig. 1: Durante o dia a luz solar promove no LDR elétrons ligados a
elétrons livres, conforme indicado acima. A resistência elétrica do LDR se torna mais baixa e a corrente elétrica atravessa a bobina, gerando um campo magnético, como se ela fosse um ímã. A chave do relé é então atraída para a posição 2, impedindo que a corrente elétrica passe pelo filamento da lâmpada. Outras aplicações do efeito fotoelétrico: controle automático de portas de elevadores e de esteiras de supermercados. Neste caso um feixe de luz, ao ser interrompido, aciona um sistema automático que abre a porta do elevador ou movimenta a esteira.
Fig. 2: À noite, a resistência elétrica do LDR é alta pois a luz solar não está presente, impedindo que a corrente elétrica atravesse a bobina, que deixa de atuar como ímã. A mola obriga então a chave do relé a retornar para a posição 1, acionando a lâmpada, que se apagará automaticamente no dia seguinte, uma vez que o circuito
volta à situação mostrada na Fig. 1.
