Questão 2. (2 pontos) Baseado apenas no efeito fotoelétrico, suponha que você deseja saber se um material puro é de alumínio (função trabalho,
) ou de sódio (
). Qual dos dois lasers seria utilizado: hélio-neônio com emissão em 633 nm com intensidade de
(Justifique) (b) Considerando que para a radiação escolhida se use unicamente, qual seria então a corrente e que toda a energia é absorvida por fotoelétrons próximos a superfície,
Passo 1
O enunciado pede, com base no efeito fotoelétrico, distinguir se uma amostra é alumínio (função trabalho
) ou sódio (função trabalho típica
). Temos disponíveis dois lasers:
– He–Ne em ,
.
– Um laser de comprimento de onda menor (não especificado) que vamos escolher de modo a ejetar elétrons de sódio mas não de alumínio.
Para resolver precisamos comparar a energia de fóton
– He–Ne em
– Um laser de comprimento de onda menor (não especificado) que vamos escolher de modo a ejetar elétrons de sódio mas não de alumínio.
Para resolver precisamos comparar a energia de fóton
com as funções trabalho dos dois metais.
Passo 2
Calculemos
do laser He–Ne em
:
Como
e também
, nenhum dos dois materiais emitiria fotoelétrons com este laser. Portanto o He–Ne não serve para distinguir sódio de alumínio.
Passo 3
Para distinguir, precisamos de um laser cuja energia
satisfaça
ou seja entre
e
. Um exemplo comum é um laser verde de
, pois
o que é maior que
(ejecta elétrons do sódio) mas menor que
(não ejecta do alumínio). Assim, usa-se o laser de
: se houver fotoemissão é sódio, se não houver é alumínio.
Passo 4
(b) Supondo agora que usamos apenas essa radiação de
, com a mesma intensidade de
e que toda a potência incidente é absorvida por fotoelétrons quase na superfície, a densidade de corrente de fotoelétrons é
Isso corresponde, em
, a
Se a área iluminada for
, a corrente seria aproximadamente
.
Resposta
a) Deve-se usar o laser de
porque sua energia de fóton (
) excede
mas é inferior a
.
b) Com e 100 % de conversão, a densidade de corrente é
(ou
, equivalente a
em
).
b) Com