Como os elétrons conseguem emitir fótons?

 

É a frequência (energia) da dos pacotes de luz (fotões), e não a intensidade daquela, que determina se os elétrons serão ejetados,

Os físicos clássicos do século XIX descobriram que a luz podia fazer com que eletrões dum material se liberassem. Era o Efeito Fotoelétrico. Que precisava ser entendido e quantificado.

Eles esperavam que se bombardeassem o material com uma luz cada vez mais forte, mais eletrões se libertariam e cada vez mais energéticos eles seriam. Também esperavam que com uma luz fraquinha levasse algum tempo a soltar o primeiro eletrão.

Mas não era nada disso que acontecia…

Na realidade os eletrões só são deslojados por fotões com uma frequência (energia) mínima limite (para cada material). Abaixo desse limite, nenhum elétron é emitido independentemente da intensidade da luz ou do tempo de exposição a essa luz.

Para fazer sentido ao fato de que a luz liberta eletrões mesmo quando fraquinha, e que uma luz forte mas duma frequência baixa nada liberta, Albert Einstein propôs que um feixe de luz seria uma coleção de pacotes (ondas individuais), que foram chamados de fotões, e cada um teria a sua frequência, ou seja, a sua energia.

Só quando os fotões têm a frequência (energia individual) suficiente para cada material é que é possível libertar eletrões.

Aqui vão exemplos da energia (medida em eletrões-Volt) mínima necessária para alguns materiais:

Foi por esta descoberta que Albert Einstein recebeu o prêmio Nobel de Física de 1921 por "suas contribuições para a física teórica e, especialmente, por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico."

E espantem-se … nunca pelas suas Teorias da Relatividade (especial de 1905 e geral de 1915).

Vá-se-lá entender…

Efeito fotoelétrico – Wikipédia, a enciclopédia livre

Foram assinalados vários problemas nesta página ou se(c)ção: Texto necessita de revisão , devido a inconsistências e/ou dados de confiabilidade duvidosa. Contém referências que necessitam de formatação. A tradução está abaixo da qualidade média aceitável. O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico , quando exposto a uma radiação eletromagnética (como a luz ) de frequência suficientemente alta, que depende do material, como por exemplo a radiação ultravioleta. Ele pode ser observado quando a luz incide numa placa de metal, arrancando elétrons da placa. Os elétrons ejetados são denominados fotoelétrons . [ 1 ] Representação esquemática do efeito fotoelétrico Observado pela primeira vez por A. E. Becquerel em 1839 e confirmado por Heinrich Hertz em 1887, [ 2 ] o fenômeno é também conhecido por "efeito Hertz", [ 3 ] [ 4 ] não sendo porém este termo de uso comum, mas descrito pela primeira vez por Albert Einstein , o efeito fotoelétrico explica como a luz de alta frequência libera elétrons de um material. [ 5 ] De acordo com a teoria eletromagnética clássica , o efeito fotoelétrico poderia ser atribuído à transferência de energia da luz para um elétron. Nessa perspectiva, uma alteração na intensidade da luz induziria mudanças na energia cinética dos elétrons emitidos do metal. Além disso, de acordo com essa teoria, seria esperado que uma luz suficientemente fraca mostrasse um intervalo de tempo entre o brilho inicial de sua luz e a emissão subsequente de um elétron. No entanto, os resultados experimentais não se correlacionaram com nenhuma das duas previsões feitas pela teoria clássica. Em vez disso, os elétrons são desalojados apenas pelo impacto dos fótons quando esses fótons atingem ou excedem uma frequência limite ( energia ). Abaixo desse limite, nenhum elétron é emitido do material, independentemente da intensidade da luz ou do tempo de exposição à luz (raramente, um elétron irá escapar absorvendo dois ou mais quanta ; no entanto, isso é extremamente raro porque ao absorver quanta suficiente para escapar, o elétron provavelmente terá emitido o resto dos quanta absorvidos). Para dar sentido ao fato de que a luz pode ejetar elétrons mesmo que sua intensidade seja baixa, Albert Einstein propôs que um feixe de luz não é uma onda que se propaga através do espaço, mas uma coleção de pacotes de ondas discretas ( fótons ), cada um com energia. Isso esclareceu a descoberta anterior de Max Planck da relação de Planck ( E = hν ), ligando energia ( E ) e frequência ( ν ) como decorrentes da quantização de energia. O fator h é conhecido como a constante de Planck . [ 6 ] [ 7 ] [ 1 ] Em 1921 o alemão Albert Einstein recebeu o prêmio Nobel de Física por "suas contribuições para a física teórica e, especialmente, por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico." [ 8 ] Tomemos um exemplo: a luz vermelha de baixa frequência estimula os elétrons para fora de uma peça de metal; na visão clássica, a luz é uma onda contínua cu

https://pt.m.wikipedia.org/wiki/Efeito_fotoel%C3%A9trico

Agora, voltando à pergunta, como é que os eletrões conseguem emitir fotões?

Após serem "excitados" os eletrões, ao voltarem à sua posição inicial têm que libertar a mesmíssima energia que os excitou, emitindo um fotão com essa mesma frequência.

O caminho de volta, o reverso da medalha, a devolução do "empréstimo".