(FUNCERN/IFRN, Edital 05/2014) O fenômeno de emissão de elétrons por uma superfície metálica a partir da incidência de uma radiação eletromagnética é conhecida como efeito fotoelétrico.
Analise as afirmações a seguir, referentes a esse efeito.
I. Os elétrons são emitidos pela superfície metálica independente da frequência de radiação incidente, desde que a intensidade seja alta o suficiente.
II. Parte da energia dos fótons da radiação incidente é transferida para os elétrons no metal de forma quantizada.
III. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos de uma superfície metálica depende da frequência da radiação incidente e da função trabalho do metal.
IV. Os elétrons emitidos por uma superfície metálica terão energia cinética máxima sempre superior a função trabalho do material que forma a superfície.
Estão corretas as afirmações:
(a) II e III.
(b) I e IV.
(c) I e III.
(d) II e IV.

Passo 1

O enunciado trata do efeito fotoelétrico, que é a emissão de elétrons de um metal quando este recebe radiação eletromagnética. Vai avaliar quatro afirmações sobre esse fenômeno e pedir quais estão corretas. Para resolver precisamos relembrar os pontos básicos da teoria de Einstein para o efeito fotoelétrico.

Passo 2

A afirmação I diz que “os elétrons são emitidos independente da frequência, desde que a intensidade seja alta”. Na verdade existe uma frequência mínima \nu_0 (frequência de corte) abaixo da qual nenhum elétron sai, por mais intensa que seja a luz. Logo a afirmação I é falsa.

Passo 3

A afirmação II diz que parte da energia dos fótons é transferida para os elétrons de forma quantizada. Segundo Einstein, cada fóton tem energia \,E = h\nu, e esse “pacotinho” de energia é absorvido inteiramente por um elétron. Portanto II é verdadeira.

Passo 4

A afirmação III trata da energia cinética máxima dos elétrons: pela equação de Einstein,
K_{\max} = h\nu - \varphi,
em que \varphi é a função trabalho do metal. Vemos que K_{\max} depende de \nu e de \varphi, então III é verdadeira. A afirmação IV diz que a energia cinética máxima será sempre superior a \varphi; mas pela mesma equação temos K_{\max} = h\nu - \varphi, que é menor que h\nu e em geral não é maior que \varphi. Logo IV é falsa.

Resposta

(a) II e III.

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