3 Uma placa metálica é iluminada com luz de uma certa freqüência. A existência do efeito fotelétrico depende (a) da intensidade da luz? (b) Da área da placa? (c) Da condutividade térmica da placa? (d) Do material da placa? (e) Do tempo de exposição à luz?

Passo 1

O enunciado pergunta quais fatores influenciam a existência do efeito fotoelétrico quando uma placa metálica é iluminada por luz de certa frequência. O conteúdo é o efeito fotoelétrico: precisamos usar a condição quântica de emissão de elétrons, que envolve a energia dos fótons e a função trabalho do metal.

Passo 2

No modelo de Einstein para o efeito fotoelétrico, cada fóton de energia hbar omega incide no metal e só consegue arrancar um elétron se
hbar omega > phi,
onde phi é a função trabalho do material. Se essa condição não for satisfeita, não há emissão de elétrons, independentemente de outros fatores.

Passo 3

Analisando a intensidade da luz: a intensidade está ligada ao número de fótons por segundo, então só altera a corrente de fotoelétrons (quantos elétrons por unidade de tempo são emitidos), mas não muda o fato de haver emissão ou não. Logo, a existência do efeito fotoelétrico não depende da intensidade.
Analisando a área da placa: uma área maior intercepta mais fótons e, portanto, emite mais elétrons por segundo, mas a condição de emissão (se os fótons têm energia suficiente) não muda com a área. Assim, a existência do efeito não depende da área.
Analisando a condutividade térmica da placa: a condutividade térmica se refere à transferência de calor no metal, não interfere na energia dos fótons nem na função trabalho. Portanto, também não influencia a existência do efeito fotoelétrico.
Analisando o tempo de exposição: quanto mais tempo iluminamos, mais elétrons acumulamos, mas se hbar omega < phi nenhum elétron sai, não importa o tempo. Então o tempo de exposição não altera a condição de existência do efeito, apenas a quantidade total de elétrons emitidos quando há emissão.

Passo 4

Analisando o material da placa: cada metal tem uma função trabalho phi diferente, ou seja, um limiar de frequência omega0 = phi/hbar. A emissão só ocorre se a frequência da luz for maior que essa frequência-limiar do material. Logo, a existência do efeito fotoelétrico depende diretamente do material da placa.

Resposta

(d) Do material da placa.

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