Em um experimento de efeito fotoelétrico, luz de um laser com comprimento de onda de lambda0=227,4 nm e intensidade de I0=5,4 mW / cm^2 atinge um cátodo feito de sódio.
Se o catodo tem uma área de 1,5 cm^2, qual é o número máximo de elétrons emitidos em 1 minuto?

Passo 1

Então, mano, o enunciado diz: num experimento de efeito fotoelétrico, uma luz de comprimento de onda e intensidade bate num cátodo de sódio com área . Queremos saber quantos elétrons, no máximo, saem dali em 1 minuto.
O conteúdo é efeito fotoelétrico e conversão de energia de luz em número de fótons/elétrons. Vamos precisar de:
  1. Converter intensidade e área em potência;
  2. Calcular energia total incidente em 60 s;
  3. Calcular energia de cada fóton ( );
  4. Dividir energia total pela energia do fóton pra achar o número de elétrons.

Passo 2

Calcular a potência que incide no cátodo.
Intensidade P = 8,1,mW = 8,1times10^-3,W e área .
P = I₀·A = .
Em watts:

Passo 3

Calcular a energia total que chega em 1 minuto (60 s):
Etotal = P times t = 8,1times10^-3,Wtimes60,s = 0,486,J

Passo 4

A energia de cada fóton é dada por
Efóton = h,clambda0, ó
onde Efóton = 6,63times10^-34times3,0times10^8227,4times10^-9 approx 8,75times10^-19,J , e .
Então
ó

Passo 5

O número máximo de elétrons é, em princípio, igual ao número de fótons incidentes (suposição de rendimento 100%). Então
N = EtotalEfóton = 0,4868,75times10^-19 approx 5,6times10^17 ó

Resposta

O número máximo de elétrons emitidos em 1 minuto é aproximadamente .

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