(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.
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.
(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
(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 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,
em que
é a função trabalho do metal. Vemos que
depende de
e de
, então III é verdadeira. A afirmação IV diz que a energia cinética máxima será sempre superior a
; mas pela mesma equação temos
, que é menor que
e em geral não é maior que
. Logo IV é falsa.
Resposta
(a) II e III.