Questão 4 (
pontos). Um estudante curioso resolveu testar o efeito fotoelétrico incidindo uma luz de 365 nm em um papel alumínio, conectado a um eletroscópio previamente carregado com elétrons coletados em uma bexiga.
a) (
ponto) Em que região do espectro eletromagnético encontra-se essa luz? Justifique.
Resposta: na região do ultravioleta, pois
. É admitida também a resposta: considerando que o espectro visível varia entre 380 nm (ou 400 nm ), região do ultravioleta, e 740 nm (ou 700 nm ), região do infravermelho, pode-se afirmar que um comprimento de onda de 365 nm corresponde à emissão de luz ultravioleta.
b) (
ponto) Sabendo-se que a função trabalho do alumínio é
, o estudante pode verificar o efeito? Por quê?
Resposta: Sabe-se que
e que
; logo,
é a quantidade de energia total que é fornecida para provocar o efeito fotoelétrico. Se
for maior que a função trabalho (W), haverá energia suficiente para que os elétrons movam-se após serem “arrancados”.
Como
foi menor que
, o efeito fotoelétrico nem sequer se observa.
c) (
ponto) Se sim, calcule a energia cinética dos elétrons ejetados (Dado:
).
Resposta: Como o efeito não se observa, não há por que se calcular a energia cinética dos elétrons ejetados.pois, já que este valor sequer alcança o valor da função trabalho do alumínio, que é
, que é a energia mínima necessária para “arrancar” o elétron do alumínio.
a) (
b) (
c) (
Passo 1
O enunciado diz que um estudante incide luz de comprimento de onda
sobre alumínio (função trabalho
) para estudar o efeito fotoelétrico. As perguntas são:
a) Em que região do espectro eletromagnético está essa luz?
b) Com essa função trabalho, ocorre efeito fotoelétrico? Por quê?
c) Se sim, qual a energia cinética dos elétrons ejetados?
a) Em que região do espectro eletromagnético está essa luz?
b) Com essa função trabalho, ocorre efeito fotoelétrico? Por quê?
c) Se sim, qual a energia cinética dos elétrons ejetados?
Passo 2
Para identificar a região do espectro, calculamos a frequência da luz usando
com
e
.
Sabendo que o visível vai de cerca de
até
, um comprimento de onda de
está abaixo de
, ou seja, na região do ultravioleta.
Passo 3
Agora calculamos a energia de cada fóton:
Convertendo para elétron-volts (
):
Como
é menor que a função trabalho
, não há energia suficiente para arrancar elétrons do alumínio e, portanto, não ocorre efeito fotoelétrico.
Passo 4
Se não ocorre efeito fotoelétrico, não há emissão de elétrons e, consequentemente, não faz sentido calcular energia cinética dos elétrons ejetados (ela seria zero porque nenhum elétron é liberado).
Resposta
a) A luz de
está na região do ultravioleta, pois fica abaixo de
.
b) Não, porque a energia de cada fóton ( ) é menor que a função trabalho do alumínio (
).
c) Não se aplica, já que nenhum elétron é ejetado.
b) Não, porque a energia de cada fóton (
c) Não se aplica, já que nenhum elétron é ejetado.