Em um experimento de efeito fotoelétrico, luz de um laser com comprimento de onda de
e intensidade de
atinge um cátodo feito de cálcio.
Se o catodo tem uma área de
, qual é o número máximo de elétrons emitidos em um minuto e meio?
Se o catodo tem uma área de
Passo 1
Beleza, o exercício é sobre o efeito fotoelétrico: iluminação de um cátodo de cálcio com luz de comprimento de onda
e intensidade
. A área do cátodo é
e queremos saber o número máximo de elétrons emitidos em
minutos (ou seja,
).
Conteúdo: fotoelétrico (energia de fótons, trabalho de saída, fluxo de fótons). Para resolver, a gente vai:
Conteúdo: fotoelétrico (energia de fótons, trabalho de saída, fluxo de fótons). Para resolver, a gente vai:
- checar se a emissão ocorre (comparar
com ), - calcular a potência incidente,
- achar a energia de cada fóton,
- achar quantos fótons chegam no tempo dado, que é o máximo de elétrons emitidos.
Passo 2
Primeiro, confere se a luz é energética o suficiente para arrancar elétrons do cálcio.
• Trabalho de saída do cálcio: .
• Comprimento de onda limite .
Em unidades práticas:
• Trabalho de saída do cálcio:
• Comprimento de onda limite
Em unidades práticas:
Como
, os fótons têm energia maior que
e, em princípio, cada fóton pode emitir um elétron.
Passo 3
Agora a potência total que bate no cátodo:
Área
Área
Passo 4
Energia de cada fóton:
Passo 5
Número de fótons por segundo (fluxo) e, em seguida, no tempo
:
No total de 90 s:
Como cada fóton pode emitir, no máximo, um elétron, este também é o número máximo de elétrons.
Resposta
O número máximo de elétrons emitidos em 1,5 minutos é aproximadamente