Exercícios Resolvidos de Efeito Fotoelétrico

Origem do Exercício

Um estudante de laboratório de Física Moderna realiza um experimento para estimar a constante de Planck e a função trabalho de um material, observando o efeito fotoelétrico.

Os pontos experimentais obtidos do potencial de freamento versus a frequência da luz incidente estão no gráfico a seguir. A curva contínua representa a reta que melhor se ajusta aos dados experimentais.

Baseando-se apenas no gráfico, a função trabalho do material é estimada pelo valor:

  1. 1,2   e V
  2. 1,8 × 10 - 1   e V
  3. 1,2 × 10 - 1   e V
  4. 1,8   e V
  5. 0,0   e V

Passo 1

O “potencial de freamento” (ou potencial de corte) de um material se relaciona com a frequência através da seguinte equação:

V 0 = h e f - Φ e

Assim, temos que encontrar a equação da reta de melhor ajuste dos pontos experimentais e encontrar o coeficiente angular e linear.

y = a x + b

Onde teremos:

Φ = - b ⋅ e

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Para encontrar a e b , usamos dois pontos quaisquer da reta. Do gráfico, y = 0   V quando x = 5,2 ⋅ 10 14 H z .

b + 5,2 ⋅ 10 14 a = 0

b = - 5,2 ⋅ 10 14 ⋅ a

O outro ponto que podemos observar melhor é quando x = 9,2 ⋅ 10 14 H z , tendo y = 1,4   V .

b + 9,2 ⋅ 10 14 ⋅ a = 1,4

Substituindo a igualdade anterior:

9,2 - 5,2 ⋅ 10 14 ⋅ a = 1,4

a = 0,35 ⋅ 10 - 14     V ⋅ s

O que dá para b :

b ≈ - 1,82   V

Ao multiplicarmos esse valor pela carga e do elétron, podemos achar a energia em unidade de elétrons volt, dando:

Φ ≈ 1,82   e V ≈ 1,8   e V

A resposta então é a letra d).

Resposta

Letra (d)

Φ ≈ 1,8   e V

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