Em um experimento de efeito fotoelétrico, luz de um laser com comprimento de onda de lambda0=185,5 nm e intensidade de I0=12,5 mW / cm^2 atinge um cátodo feito de ferro.
Se o catodo tem uma área de 2,5 cm^2, qual é o número máximo de elétrons emitidos em meio minuto?

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que temos:
• Comprimento de onda da luz:
• Intensidade:
• Área do cátodo:
• Tempo de exposição:
Isso é um problema de efeito fotoelétrico – a gente vai tratar a luz como um monte de fótons, cada um com energia . Depois, com a intensidade e a área, a gente acha a potência incidente . Só dividir pela energia de um fóton dá a taxa de fótons por segundo, e daí multiplica por 30 s para achar o total de elétrons emitidos (no máximo, um elétron por fóton).

Passo 2

Calcular a energia de cada fóton:
Usamos a fórmula
Efóton ;=;h,clambda0 ó
onde
  • Efóton = 6,63times10^-34times3,0times10^8185,5times10^-9 approx 1,07times10^-18,J (constante de Planck)
  • (velocidade da luz)
Logo,
ó

Passo 3

Calcular a potência total que bate no cátodo:
Intensidade é potência por área, então
P = I0 times A
Convertendo P = 12,5times10^-3,W/cm^2 ;times; 2,5,cm^2 = 31,25times10^-3,W = 0,03125,W e ,

Passo 4

Achar quantos fótons chegam por segundo:
Cada segundo temos energia de dot Nfótons = PEfóton = 0,031251,07times10^-18 approx 2,92times10^16,fótons/s  J chegando; como cada fóton tem  J,
óóó

Passo 5

Número total de fótons (e, no máximo, elétrons) em 30 s:
N = dot Nfótons times t = 2,92times10^16,s^-1 times 30,s approx 8,76times10^17 ó

Resposta

O número máximo de elétrons emitidos em meio minuto é aproximadamente
boxed8,8 times 10^17 elétrons é

Exercícios relacionados