Este problema consiste em estimar o tempo de retardo (que é previsto pela teoria clássica, mas não é observado nos experimentos) associado ao efeito fotelétrico. Suponha que um material seja submetido à luz produzida por uma lâmpada de 1 W. Supondo que o raio de um átomo do material é
, calcule a energia por unidade de tempo que incide em um átomo para esta intensidade luminosa.
Passo 1
Então, o que o exercício tá pedindo? A gente tem uma lâmpada que entrega 1 W de potência (ou seja, 1 J/s) e quer saber quanta energia por segundo “cai” em um único átomo desse material. O conteúdo principal aqui é o de intensidade luminosa (potência por área) e área de seção transversal de um átomo. Para resolver, vamos usar:
- Definição de intensidade:
- Cálculo da área de um átomo como
- Multiplicar intensidade pela área do átomo.
Passo 2
Primeiro, a intensidade luminosa
é a potência que chega por unidade de área. Como o enunciado só nos dá a potência da lâmpada (1 W) e não fala em que área isso se espalha, a gente faz uma suposição bem comum para estimar a ordem de grandeza: considerar que esses 1 W se distribuem uniformemente em 1 m².
Então:
Então:
Passo 3
Agora, qual é a “bandeira” de um átomo que capta essa luz? A gente usa a seção transversal aproximada de um átomo como um círculo de raio
Passo 4
Finalmente, a energia por segundo que incide num átomo é simplesmente a intensidade vezes a área dele:
Resposta
A energia por unidade de tempo que incide em um átomo é