Um experimento realizádo para estudar o efeito fotoelétrico em uma superfícıe metálica de função trabalho de Questao 01:
. Um lasen monocromático com potência de
de luz ultravioleta de comprimento de onda
incide sobre essa superfície. Suponha que cada fóton tem chance de interagir com a superficie metálica. Pede-se:
a) Verifique se o efeito fotoelétrico ocorre com a luz incidente.
b) Calcule a energia cinética máxima dos elétrons ejetados da superfície.
c) Determine a velocidade de escape desses elétrons.
d) Calcule a quantidade de fótons que incidem sobre a superfície por segundo.
e) Estime o número de elétrons ejetados por segundo, sabendo que são necessários 10.000 fótons para ejetar um elétron.
a) Verifique se o efeito fotoelétrico ocorre com a luz incidente.
b) Calcule a energia cinética máxima dos elétrons ejetados da superfície.
c) Determine a velocidade de escape desses elétrons.
d) Calcule a quantidade de fótons que incidem sobre a superfície por segundo.
e) Estime o número de elétrons ejetados por segundo, sabendo que são necessários 10.000 fótons para ejetar um elétron.
Passo 1
O enunciado nos dá uma superfície metálica com função trabalho
e um laser monocromático de potência
e comprimento de onda
. Precisamos estudar o efeito fotoelétrico: verificar se ocorre (a), calcular energia cinética máxima dos elétrons ejetados (b), velocidade de escape desses elétrons (c), número de fótons incidentes por segundo (d) e número de elétrons ejetados por segundo (e), sabendo que para cada elétron são necessários
fótons.
Passo 2
Calcular a energia de cada fóton usando
. Substituindo
temos
Convertendo para elétron-volts, usando
,
Passo 3
Comparar
com a função trabalho
. Como
os fótons têm energia suficiente para liberar elétrons e o efeito fotoelétrico ocorre.
Passo 4
Calcular a energia cinética máxima
usando a relação de Einstein:
Em joules,
Passo 5
Determinar a velocidade de escape
a partir de
. Com
Passo 6
Calcular o número de fótons incidentes por segundo
por
Passo 7
Estimar o número de elétrons ejetados por segundo
, sabendo que são necessários
fótons para ejetar um elétron:
Resposta
(a) Sim, ocorre efeito fotoelétrico, pois
.
(b) (ou
).
(c) .
(d) .
(e) .
(b)
(c)
(d)
(e)