Questão 09. Um feixe de luz com intensidade de 15 W incide em uma placa de cobre (
). Elétrons com uma energia mínima
são ejetados. a) Calcule a energia do feixe de luz incidente e sua frequência (v). b) O que acontecerá com a energia cinética dos elétrons ejetados (
) se a frequência da radiação incidente calculada no item (a) for duplicada? E com a quantidade de elétrons (n)?
Passo 1
Beleza, a questão fala de efeito fotoelétrico: um feixe de luz de intensidade 15 W incide num metal (cobre) cuja função trabalho é
. Os elétrons saem com energia cinética mínima
.
O que vamos usar:
O que vamos usar:
- A relação de Einstein pro efeito fotoelétrico:
- Que 1 W = 1 J/s, então em 1 s o feixe leva
. - Para o item (b), se dobramos a frequência, o
muda e a quantidade de fótons por segundo muda, pois .
Passo 2
Calcular a energia de cada fóton incidente:
Daí a frequência
vem de
onde
.
Passo 3
Energia do feixe em 1 s (já que intensidade = potência):
Passo 4
Agora dobrando a frequência (
), a energia de cada fóton dobra:
A nova energia cinética dos elétrons é
Numericamente:
Passo 5
Quantidade de elétrons ejetados por segundo é igual ao número de fótons por segundo (cada fóton puxa no máximo 1 elétron):
Ou seja, dobra a frequência → metade dos fótons por segundo → metade de elétrons.
Resposta
a) Energia do feixe em 1 s:
.
Frequência da luz:
Frequência da luz:
b) Se
for dobrada:
• Nova energia cinética
• Número de elétrons por segundo cai pela metade.
• Nova energia cinética
• Número de elétrons por segundo cai pela metade.