Por que devemos agradecer a Einstein pelas câmeras de nossos telefones
A equipe do Raspberry Pi disse que o computador acessível que eles construíram para escolas e entusiastas de eletrônicos odeia ser fotografado — pelo menos não quando fotografado com uma grande lâmpada de flash de xenônio.
"Todos nós gostamos", lembra Eben Upton, fundador do Raspberry Pi. Eles notaram que um chip no computador era sensível ao efeito fotoelétrico. Esse efeito ocorre quando a luz aciona a emissão de elétrons e, portanto, uma corrente elétrica. É uma espécie de "interruptor de luz" invertido. Upton e seus colegas não previram esse problema. Ele foi descoberto por um usuário do Raspberry Pi 2 logo após o lançamento do dispositivo no início de 2015.
Em versões posteriores do computador, o chip problemático recebeu um revestimento preto espesso o suficiente para absorver a luz incidente.
De acordo com o conteúdo preparado pelo Nobel Prize Outreach e pela BBC, Albert Einstein descreveu o efeito fotoelétrico em um artigo inovador publicado há mais de 100 anos, em 1905, enquanto ainda era doutorando. Este artigo lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física em 1921.
O efeito fotoelétrico moldou todos os tipos de tecnologia, desde alarmes contra roubo a painéis solares e câmeras de smartphones.
Para entender melhor, vamos considerar a questão que intrigou Einstein em 1905: O que produz a luz?
Naquela época, muitos cientistas afirmavam que a luz existia puramente como uma onda.
Max Planck já havia proposto a teoria dos "quanta", que sustentava que a radiação, incluindo a luz, era composta de pacotes discretos de energia, mas essa teoria era altamente controversa.
HOUVE EVENTOS INEXPLICADOSCientistas, incluindo Heinrich Hertz, também demonstraram diferentes versões do efeito fotoelétrico criando pequenas faíscas com luz ou carregando eletricamente pedaços de folhas de ouro, fazendo com que se repelissem.
"Houve alguns fenômenos estranhos e inexplicáveis em que a luz podia produzir eletricidade e isso surpreendeu as pessoas; não fazia nenhum sentido", diz Steve Gimbel, do Gettysburg College, nos EUA.
O mais estranho é que a intensidade da luz não afetou a energia dos elétrons produzidos, mas a frequência ou a cor da luz sim.
Era impressionante. Mais luz deve significar mais energia, certo?
Einstein percebeu que se a luz consistisse em pacotes discretos ou partículas (mais tarde chamados fótons) com propriedades ondulatórias, a energia dessas partículas poderia explicá-la.
ELÉTRONS EXCITADOS"Quando um único fóton atinge um elétron, o elétron fica excitado", explica Paul Davies, da Universidade de York.
Enquanto o fóton incide com energia suficiente, o efeito fotoelétrico ocorre e o elétron é liberado da substância.
A energia de um fóton está diretamente relacionada à cor da luz visível. Por exemplo, os fótons na luz azul têm mais energia do que os da luz vermelha.
Por essa razão, Hertz descobriu em um de seus experimentos que uma luz ultravioleta particularmente energética produziria faíscas mais fortes.
O trabalho de Einstein, particularmente sua teoria da relatividade, causou tanta controvérsia que alguns membros do comitê de física do Nobel hesitaram em lhe conceder o prêmio. Quando o fizeram, optaram por concedê-lo ao seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico.
Cientistas debatem há muito tempo se esta é a melhor opção. Não há dúvidas de que o aproveitamento do efeito fotoelétrico está mudando a maneira como o nosso mundo funciona, já que tantas tecnologias dependem dele.
Por exemplo, sensores de movimento em sistemas de alarme contra roubo emitem um feixe de luz infravermelha.
Quando esse feixe é interrompido por um intruso, a luz que chega ao sensor muda, alterando a corrente elétrica, o que dispara o alarme.
As linhas de chegada nos Jogos Olímpicos usam células fotoelétricas para detectar exatamente quando os corredores as cruzaram.
Essa tecnologia permite que navios detectem neblina e carros detectem chuva e ativem automaticamente buzinas de neblina e limpadores de para-brisa.
Outra aplicação popular do efeito fotoelétrico é nos sensores de câmera, a parte sensível à luz das câmeras digitais que captura imagens.
Quase todos eles usam a tecnologia CMOS, que foi aprimorada pela NASA na década de 1990 para uso no espaço e posteriormente instalada em bilhões de smartphones.
BRILHO DA LUAEric Fossum, um dos engenheiros envolvidos neste projeto, está atualmente trabalhando em sensores de imagem que são sensíveis à menor quantidade de luz imaginável: um único fóton.
Esses "contadores de fótons", já em uso em laboratórios, podem revolucionar a geração de imagens digitais, melhorando a qualidade da imagem em tomógrafos médicos, por exemplo, e expondo os pacientes a menos radiação.
"Com essa nova tecnologia, seremos capazes de enxergar quase no escuro", diz Fossum, que trabalha no Dartmouth College.
Desde que Einstein escreveu sua teoria do efeito fotoelétrico em 1905, muitas coisas interessantes foram descobertas sobre esse assunto.
Na década de 1960, os primeiros módulos lunares notaram algo estranho no horizonte lunar: um brilho estranho, quase como um pôr do sol desaparecendo lentamente.
A Lua não tem uma atmosfera como a da Terra, e é a luz espalhada pelas partículas em nossa atmosfera que cria o nascer e o pôr do sol enquanto o planeta gira em seu eixo.
DE ONDE VEIO ESSE MOONSHINE?Acontece que a luz do Sol atinge a poeira na superfície da Lua e lhe dá uma carga elétrica positiva por meio do efeito fotoelétrico.
Essas minúsculas partículas de poeira se repelem e pairam periodicamente sobre a superfície lunar. Ao fazer isso, elas captam a luz do Sol que se põe e criam aquele brilho mágico.
Cumhuriyet
