Um feixe de luz monocromática de comprimento de onda
incide sobre uma placa metálica cuja função trabalho é
.
Se dobrarmos a intensidade da luz sem alterar seu comprimento de onda, como isso afetaria o número de elétrons ejetados e sua energia cinética máxima? Explique.
Se dobrarmos a intensidade da luz sem alterar seu comprimento de onda, como isso afetaria o número de elétrons ejetados e sua energia cinética máxima? Explique.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que está acontecendo aqui. A gente tem um feixe de luz monocromática com comprimento de onda
que está atingindo uma placa metálica com função trabalho
. A pergunta é: se a gente dobrar a intensidade da luz sem mudar o comprimento de onda, como isso vai afetar o número de elétrons ejetados e a energia cinética máxima deles?
Aqui, a gente vai usar o conceito do Efeito Fotoelétrico, que faz parte da física quântica. Vamos precisar entender como a intensidade da luz está relacionada com o número de fótons e como isso afeta a ejeção dos elétrons.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a energia de um fóton é dada pela fórmula:
onde
é a constante de Planck (
) e
é a frequência da luz.
Como o comprimento de onda
é dado, podemos relacionar a frequência
com
através da velocidade da luz
:
Substituindo os valores, podemos encontrar a energia de cada fóton.
Passo 3
Agora, a intensidade da luz está relacionada com o número de fótons que chegam por unidade de tempo. Se a gente dobra a intensidade da luz, significa que o número de fótons por segundo está dobrando.
Isso implica que o número de elétrons que podem ser ejetados também dobra, já que cada fóton tem a chance de ejectar um elétron.
Passo 4
Quanto à energia cinética máxima dos elétrons ejetados, ela é dada pela diferença entre a energia do fóton e a função trabalho do metal:
Aqui,
é a energia mínima necessária para ejectar um elétron do metal.
Como a frequência
(e portanto a energia do fóton
) não muda quando a intensidade da luz muda, a energia cinética máxima dos elétrons também permanece a mesma, mesmo que o número de elétrons ejetados dobre.
Resposta
Ao dobrar a intensidade da luz sem alterar o comprimento de onda, o número de elétrons ejetados também dobra, mas a energia cinética máxima dos elétrons permanece a mesma.