Em um experimento de efeito fotoelétrico, luz de um laser com comprimento de onda de
e intensidade de
atinge um cátodo feito de ferro.
Se o catodo tem uma área de
, qual é o número máximo de elétrons emitidos em meio minuto?
Se o catodo tem uma área de
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que temos:
• Comprimento de onda da luz:
• Intensidade:
• Área do cátodo:
• Tempo de exposição:
• 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
Usamos a fórmula
onde
-
(constante de Planck) -
(velocidade da luz) -
Logo,
Passo 3
Calcular a potência total que bate no cátodo:
Intensidade é potência por área, então
Intensidade é potência por área, então
Convertendo
e
,
Passo 4
Achar quantos fótons chegam por segundo:
Cada segundo temos energia de J chegando; como cada fóton tem
J,
Cada segundo temos energia de
Passo 5
Número total de fótons (e, no máximo, elétrons) em 30 s:
Resposta
O número máximo de elétrons emitidos em meio minuto é aproximadamente