Entrevista com Alexandre Magno Montibeller sobre sua pesquisa de mestrado

UFABCiência - Qual o tema de sua pesquisa?

O tema de minha pesquisa foi na área de Ensino de Física com aplicação em Física Moderna experimental para os alunos do Ensino Médio. Explorei o fenômeno do efeito fotoelétrico por meio de um aparato experimental de baixo custo, utilizando LEDs, potenciômetros, multímetros e outros elementos elétricos.

UFABCiência - Por que escolheu estudar este tema?

O efeito fotoelétrico, ao contrário do que possa aparecer, pode ser compreendido de maneira simples pelos alunos e através de um experimento prático e simples pode ser explorado com materiais de baixo custo. Outro fator importante pela escolha foi o fato deste assunto ser tão presente no cotidiano dos alunos. Hoje o efeito fotoelétrico está presente nas máquinas digitais, nos foto-sensores de porta automática etc.

UFABCiência - Como realizou?

A primeira ideia foi utilizar uma válvula fotoelétrica e usá-la como um fotocatodo ao serem iluminadas por LEDs monocromáticos. Porém não demos prosseguimento ao estudo pois o custo da válvula, mesmo sem testá-la, inviabilizaria o investimento. A proposta foi utilizar LEDs, potenciômetros, multímetros e resistores com a finalidade de elaborar um equipamento que se assemelhasse com o experimento do efeito fotoelétrico. Na configuração final elaboramos dois circuitos, o primeiro utilizando LEDs como fonte de luz cuja intensidade luminosa fosse controlada por meio de um potenciômetro.

O segundo circuito, como diferencial, foi utilizar outro LED como fotoreceptor, ou seja, ele seria iluminado de tal maneira que o mesmo funcionasse como uma placa de fotocatodo (fotodiodo) e por meio de um amperímetro associado a ele determinaríamos sua corrente elétrica (fotocorrente).

O próximo passo foi inserir neste segundo circuito uma tensão variável que pudesse “frear” essa fotocorrente e, com um voltímetro, determinar o potencial de frenagem.

UFABCiência - Quais foram os resultados alcançados?

Com os dois módulos experimentais foi possível:

1. Verificar a existência ou inexistência de fotocorrente sobre um “LED iluminado”. Neste caso, a ideia é perceber que LEDs de frequência alta, azul por exemplo, ao serem iluminados com LEDs de frequência baixa, vermelha por exemplo, não funcionam como fotodiodos (não geram fotocorrente). Já o oposto, ou seja, LEDs de frequência alta iluminando LEDs de frequência baixa, geram fotocorrente.
2. Verificar que a fotocorrente no “LED iluminado” é diretamente proporcional à intensidade luminosa da fonte de luz.
3. Plotar um gráfico da corrente elétrica (i) versus tensão reversa (V) e encontrar o potencial de frenagem quando a fotocorrente zerasse.
4. Iluminar um mesmo LED com intensidade menor e plotar um segundo gráfico da corrente elétrica versus tensão reversa e verificar a independência do potencial de frenagem com a intensidade da luz.
5. Construir um gráfico com os pontos do potencial de frenagem versus frequência da luz para cada LED monocromático (infravermelho, vermelho, laranja e verde) e, pela inclinação da reta, determinar a constante de Planck.

UFABCiência - Quais as dificuldades encontradas?

Duas foram as maiores dificuldades encontradas no desenvolvimento deste trabalho. A primeira em relação à medida da fotocorrente, que é muito pequena (na ordem de microampères: μA), principalmente ao considerar que os equipamentos seriam de baixo custo. A solução encontrada, junto com meu orientador, foi associar ao circuito um resistor de 1 (Mega ohms) e, paralelo a ele, medir a tensão com um voltímetro simples.

A segunda foi encontrar um meio pelo qual os LEDs, de cada módulo, ficassem alinhados. Havia uma instabilidade muito significativa na medida da fotocorrente e por isso encontramos um meio muito simples. Um pequeno pedaço de caneta tipo “BIC” foi a solução para este problema.

UFABCiência - Deixe uma frase que sintetize a importância da contribuição da sua dissertação para o universo científico e o cotidiano das pessoas.

Um experimento que demonstra a absorção quantizada de "partículas" de luz, os fótons, podendo ser aplicado ao nível de compreensão do Ensino Médio e, ainda, executado com materiais de baixo custo viabilizando sua aplicação mesmo na escola pública.

Perfil

Alexandre Magno Montibeller

Bacharel e Licenciatura em Física pela Universidade de São Paulo. Mestrado em Ensino de Física pela UFABC. Professor do Ensino Médio desde 1992, atualmente leciona no Colégio Bandeirantes em São Paulo e no Liceu Jardim em Santo André.