Radiação do corpo negro e efeito fotoelétrico: uma proposta para o ensino de física utilizando salas virtuais

## RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO E EFEITO FOTOELÉTRICO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE FÍSICA UTILIZANDO SALAS VIRTUAIS

Carlos Eduardo Gadelha Kelly 1 Francisco Bandeira Amaral Filho 2 , , Ione dos Santos Canabarro Araujo 3 , Nelson Barrelo Júnior 4 , Kleber da Luz Bastos 5 , Thiago Queiroz Costa 6 , Diego de Souza Moreira 7 , Elcimar Pessoa Rocha 8

- 1 Fundação Apoio à escola técnica do Rio de Janeiro / mestrecadu2013@gmail.com 2 Faculdade Eduvale/Jaciara - MT / amaral777@gmail.com
- 3 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - Campus Rolante, ione.araujo@rolante.ifrs.edu.br
- 4 IFT/SPRACE - Instituto de Física Teórica/São Paulo Research and Analisys Center/ nbarrelo@gmail.com
- 5 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas Campus- Manaus Centro / kleber.bastos@ifam.edu.br
- 6 Instituto Federal do Paraná - Campus Ivaiporã, thiago.costa@ifpr.edu.br
- 7 Faculdade Pitágoras Juiz de Fora / diegosouzamoreira88@gmail.com
- 8 Instituto Federal da Bahia - Campus Eunápolis / elcimar@ifba.edu.br

Palavras-chave : Física moderna; efeito fotoelétrico; ensino por investigação

## Resumo expandido

Imersos num mundo tecnológico, os jovens têm direcionado os seus olhares curiosos para a utilização e, por vezes, para o entendimento do funcionamento das diversas tecnologias, muitas delas construídas com os conceitos da física da moderna. Neste cenário, os conceitos físicos desenvolvidos a partir da metade século XIX vem adentrando as salas de aula do ensino médio e possibilidades de variadas metodologias para o ensino da física moderna surgem diante da busca de professores de física por uma melhoria no processo de ensino-aprendizagem. Oliveira, Vianna e Gerbassi (2007) ressaltam que a atualização do currículo não pode ser desvinculada da preocupação com a formação inicial e continuada de professores Diante do . exposto, o grupo de extensão, divulgação, ensino e pesquisa em física, GEDEP-FIS, formado por professores da educação básica e participantes da escola de física do European Organization for Nuclear Research (CERN) elabora um minicurso, na modalidade à distância, intitulado como Tópicos de Física de Moderna e Contemporânea para o ensino médio, ministrado na Usp-escola 2021, para professores de física da educação básica com atividades direcionadas para o ensino da física moderna. Dentre os tópicos apresentados durante curso, elencamos a atividade sobre radiação do corpo negro e o efeito fotoelétrico para discussão neste presente trabalho. A atividade inicia-se com uma pequena apresentação sobre a dificuldade da explicação pela comunidade científica do século XIX sobre a radiação emitida por um corpo negro e o que, então, se entendia pelos cientistas sobre este tipo de corpo, segundo Halliday, Resnick, Walker (2009). Discute-se sobre o

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experimento de Sir William Herschel, em 1800, ao medir a temperatura de cada cor do espectro do visível, a associação feita por Lorde Kelvin, em 1848, de sua escala de temperatura com a temperatura de cores, o experimento de Stefan, em (1879), e Boltzman, em 1884, mostrando que a emissão de energia é diretamente proporcional à quarta potência da temperatura, a lei de deslocamento de Wien, em 1892; uma atenção especial, durante a discussão, foi dada ao resultado teórico da lei RayleighJeans, em 1900, que experimentalmente, levou a conclusão que a energia emitida tendia ao infinito para pequenos comprimentos de onda o que refutava o espectro medido da radiação emitida pelo corpo negro. A esta conclusão foi dado o nome de Catástrofe do Ultravioleta. A discussão toma a sua máxima importância ao tratarmos sobre a teoria dos quanta proposta por Max Planck, em 1900 e de acordo com esta teoria, a radiação térmica é quantizada apresentando valores discretos de energia. O cientista afirmava que a luz era formado por pacotinhos de energia denominados quantum e que hoje, são chamados de fótons; cada um dele tinha o valor de energia dado por E = h. ѵ , A discussão encaminha-se para interpretação matemática da teoria de Planck dada por Albert Einstein, em 1905, em que o cientista assume a hipótese de Planck para qualquer radiação eletromagnética o que restabelece o caráter corpuscular da luz, ainda nesta perspectiva, discute-se sobre a teoria desenvolvida por Einstein a respeito do efeito fotoelétrico, Segundo Nussenzveig (2010). Com finalidade de fomentar a discussão apresentamos um simulador PHET (Physics Education Technology Project) sobre o efeito fotoelétrico. Discutimos de forma muito sucinta e rápida sobre as funcionalidades oferecidas pelo software respeito do fenômeno. Em seguida dividimos os participantes em pequenos grupos, por salas virtuais, e propomos uma atividade utilizando o simulador.

FIGURA 01: Simulador PHET sobre efeito fotoelétrico

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A atividade visava a construção de uma proposta, por parte dos professores participantes, que propiciasse um melhor entendimento aos seus alunos a respeito do efeito fotoelétrico. Segundo Leite, Rodrigues e Magalhães (2015) o professor, como mediador do ensino investigativo, deve promover diferentes estratégias investigativas em sua prática, pois cada turma apresenta situações diversas; afirmam ainda que o professor precisa se preocupar tanto com questões conceituais quanto metodológicas.

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Orientou-se que durante a elaboração da proposta fosse buscado o ensino por investigação onde o aluno tivesse a oportunidade de observação, reflexão e discussão do fato investigado, ou seja, que tivesse uma aproximação do trabalho científico (AZEVEDO,2004). Ao final da elaboração da atividade, os professores reuniram-se num grande grupo e fizeram um breve relato das atividades produzidas e de seu sentimento em relação a atividade como um todo. Durante o relato muitos explicitaram com grande satisfação a troca de conhecimento e a interação com os demais participantes durante a elaboração da proposta, sentiram-se motivados de colocar na prática com seus alunos todo o conhecimento trocado e de participar de mais eventos similares a este com objetivo de enriquecer cada vez mais os seus conhecimentos e a sua prática.

## Referências

OLIVEIRA, Fábio Ferreira; VIANA, Deise M.V; GERBASSI R.B. Física moderna no ensino médio: O que dizem os professores. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 29, n. 3, p. 447-454, 2007.

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigação: problematizado as atividades em sala de aula. In: CARVALHO, A. M. P. (Org.). Ensino de Ciências : unindo a pesquisa e a prática . São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2004. p. 19-33.

LEITE, Joici de C.; RODRIGUES, Maria Aparecida; MAGALHÃES, Carlos Alberto de Oliveira. Ensino por investigação na visão de professores de Ciências em um contexto de formação continuada. R. B. E. C. T., vol.8, Ed. Sinect, jan-abr.2015.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física . 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, c2009 vol.4;

NUSSENZVEIG, Moyses, Curso de Física Básica 4. Ótica, Relatividade e Física Quântica. Ed. Edgar Blucher Ltda; 2010, vol. 4

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