Questão 06

(FUVEST SP/2012) Em um laboratório de física, estudantes fazem um experimento em que radiação eletromagnética de comprimento de onda lambda=300 nm incide em uma placa de sódio, provocando a emissão de elétrons. Os elétrons escapam da placa de sódio com energia cinética máxima Ec=E-W, sendo E a energia de um fóton da radiação e W a energia mínima necessária para extrair um elétron da placa. A energia de cada fóton é E=h f, sendo h a constante de Planck e f a frequência da radiação. Determine
a) a frequência f da radiação incidente na placa de sódio;
b) a energia E de um fóton dessa radiação;
c) a energia cinética máxima Ec de um elétron que escapa da placa de sódio;
d) a frequência f0 da radiação eletromagnética, abaixo da qual é impossível haver emissão de elétrons da placa de sódio.
NOTE E ADOTE
Velocidade da radiação eletromagnética: c=3 times 10^8 m / s.
1 nm=10^-9 m.
h=4 times 10^-15 eV.s.
W (sódio) =2,3 eV.
1 eV=1,6 times 10^-19 J.

Passo 1

O enunciado trata de um experimento de efeito fotoelétrico: uma radiação de comprimento de onda lambda = 300,nm incide sobre uma placa de sódio cuja função trabalho é W = 2,3,eV. Para resolver, vamos usar as relações: f = clambda, E = h,f, Ec = E - W e a frequência limiar f0 = Wh.

Passo 2

Calculamos a frequência da radiação usando f = clambda. Convertendo lambda = 300,nm = 300times10^-9,m e com c = 3times10^8,m/s temos
f = 3times10^8300times10^-9 = 1,0times10^15,Hz

Passo 3

A energia de um fóton é dada por E = h,f. Com h = 4times10^-15,eVcdot s e f = 1,0times10^15,Hz, temos
E = 4times10^-15times1,0times10^15 = 4,eV

Passo 4

A energia cinética máxima de um elétron emitido é Ec = E - W. Então
Ec = 4,eV - 2,3,eV = 1,7,eV

Passo 5

A frequência limiar abaixo da qual não ocorre emissão é f0 = Wh. Logo,
f0 = 2,3,eV4times10^-15,eVcdot s = 5,75times10^14,Hz

Resposta

a) 1,0times10^15,Hz;
b) 4,eV;
c) 1,7,eV;
d) 5,75times10^14,Hz.

Exercícios relacionados