Exercícios Resolvidos de Efeito Fotoelétrico

Halliday, Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de física, volume 4: Óptica e Física Moderna, 8ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009, pp 209-16, modificado.

O leitor precisa escolher um elemento para uma célula fotoelétrica que funcione com luz visível. Quais dos seguintes elementos são apropriados (a função trabalho aparece entre parênteses)?

  • Tântalo ( 4,2   e V )
  • Tungstênio ( 4,5 e V )
  • Alumínio ( 4,2   e V )
  • Bário ( 2,5   e V )
  • Lítio ( 2,3   e V )

Obs: O comprimento de onda da luz visível varia aproximadamente de 390   n m até 700   n m .

Passo 1

A função trabalho de uma substância é a energia mínima que um fóton deve ceder aos elétrons para que eles se desprendam de sua superfície.

Φ = E m í n

A energia do fóton, em função do seu comprimento de onda, é:

E = h c λ

Vamos comparar a maior energia possível dentro do espectro visível com a função trabalho. Isso vai nos mostrar qual a maior função trabalho com a qual seria possível trabalhar.

Essa energia vai ser dada pelo menor comprimento de onda dentro do espectro.

Φ m á x = E = h c λ m í n

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Temos:

  • λ m í n = 390   n m = 3,9 ∙ 10 - 7   m para a luz visível
  • h = 4,135   67 ∙ 10 - 15   e V ∙ s
  • c = 2,998 ∙ 10 8   m / s  

Φ m á x = h c λ m í n = 4,13567 ∙ 10 - 15 ∙ 2,998 ∙ 10 8 3,9 ∙ 10 - 7 ≅ 3,18   e V

Assim, é impossível trabalhar com materiais cuja função trabalho seja maior que 3,18   e V .

Os únicos materiais que não se enquadram nesse caso são o Bário e o Lítio.

Resposta

Os elementos apropriados são o Bário e o Lítio.

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