Questão 15 -
Em um experimento para a verificação do Efeito Fotoelétrico, uma placa coletora de ferro polido, cuja função trabalho é
, é iluminada com radiação ultravioleta de frequência
. Com base nessas informações, são feitas as seguintes afirmativas:
I. O número de elétrons emitidos pela placa de ferro é proporcional à intensidade da radiação ultravioleta que atinge essa placa.
II. A energia cinética dos elétrons emitidos pela placa de ferro é proporcional à intensidade da radiação ultravioleta que atinge essa placa.
III. A energia de um fóton da radiação ultravioleta que atinge a placa de ferro é de aproximadamente
.
IV. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos pela placa, quando atingidos por essa radiação ultravioleta, é
.
V. A frequência de corte, que é a menor frequência capaz de provocar a emissão de elétrons pela placa de ferro, é de aproximadamente
.
Estão corretas somente:
a) I, III e IV.
b) I, III e V.
c) Il e IV.
d) III, IV e V.
e) I, II e V.
I. O número de elétrons emitidos pela placa de ferro é proporcional à intensidade da radiação ultravioleta que atinge essa placa.
II. A energia cinética dos elétrons emitidos pela placa de ferro é proporcional à intensidade da radiação ultravioleta que atinge essa placa.
III. A energia de um fóton da radiação ultravioleta que atinge a placa de ferro é de aproximadamente
IV. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos pela placa, quando atingidos por essa radiação ultravioleta, é
V. A frequência de corte, que é a menor frequência capaz de provocar a emissão de elétrons pela placa de ferro, é de aproximadamente
a) I, III e IV.
b) I, III e V.
c) Il e IV.
d) III, IV e V.
e) I, II e V.
Passo 1
O enunciado trata do efeito fotoelétrico aplicado a uma placa de ferro com função trabalho
,eV iluminada por luz de frequência
,Hz. Vamos verificar cada afirmação usando a teoria do efeito fotoelétrico: relação entre intensidade e número de elétrons, relação entre frequência e energia cinética, cálculo da energia de um fóton e da frequência de corte.
Passo 2
Análise da afirmação I: “O número de elétrons emitidos pela placa de ferro é proporcional à intensidade da radiação ultravioleta.”
Pela teoria do efeito fotoelétrico, a intensidade da luz está ligada ao fluxo de fótons por segundo, e cada fóton pode ejetar no máximo um elétron. Logo, quanto maior a intensidade (mais fótons), maior o número de elétrons emitidos.
Portanto, I é verdadeira.
Pela teoria do efeito fotoelétrico, a intensidade da luz está ligada ao fluxo de fótons por segundo, e cada fóton pode ejetar no máximo um elétron. Logo, quanto maior a intensidade (mais fótons), maior o número de elétrons emitidos.
Portanto, I é verdadeira.
Passo 3
Análise da afirmação II: “A energia cinética dos elétrons emitidos pela placa de ferro é proporcional à intensidade da radiação ultravioleta.”
A energia cinética máxima dos elétrons depende apenas da energia de cada fóton (isto é, da frequência ), não da intensidade. A intensidade só afeta o número de elétrons, não sua energia.
Logo, II é falsa.
A energia cinética máxima dos elétrons depende apenas da energia de cada fóton (isto é, da frequência
Logo, II é falsa.
Passo 4
Análise da afirmação III: “A energia de um fóton da radiação ultravioleta é de aproximadamente
,J.”
Usamos
Usamos
onde
,
e
,Hz.
Portanto, III é verdadeira.
Passo 5
Análise da afirmação IV: “A energia cinética máxima dos elétrons emitidos é
,eV.”
A energia cinética máxima é
A energia cinética máxima é
Em eV,
.
Logo,
Logo,
não
,eV. Assim, IV é falsa.
Passo 6
Análise da afirmação V: “A frequência de corte é de aproximadamente
,Hz.”
A frequência de corte satisfaz
. Em joules
.
A frequência de corte
Portanto, V é verdadeira.
Passo 7
Concluímos que são verdadeiras apenas as afirmações I, III e V.
Resposta
b) I, III e V