Uma superfície de lítio para o qual a função de trabalho vale 2,49 eV é irradiada com luz de freqüência
. A perda de elétrons faz com que o metal adquira um potencial positivo. De que maneira este potencial atua para impedir uma perda adicional de elétrons pela superfície?
Passo 1
O enunciado trata do efeito fotoelétrico num metal (lítio) cuja função de trabalho é
eV, irradiado por luz de frequência
Hz. Ele pede para explicar como o potencial positivo que se forma na superfície, à medida que elétrons são emitidos, impede a emissão de novos elétrons. Vamos usar os conceitos de energia do fóton, energia cinética máxima dos elétrons e potencial de parada.
Passo 2
Calculamos a energia de cada fóton em elétron-volts usando
. Como
e
, temos
Passo 3
A energia cinética máxima dos elétrons emitidos vem de
Passo 4
Ao sair, cada elétron perde carga negativa do metal, que passa a ficar carregado positivamente. Esse carregamento gera uma diferença de potencial
que cria um campo elétrico apontando para dentro do metal. Todo elétron tentando escapar encontra agora uma barreira de potencial, precisando gastar energia adicional
para vencer esse campo contrário à saída.
Passo 5
Na situação de equilíbrio, o potencial positivo cresce até que
Como
eV, o potencial de parada é
Quando
alcança esse valor, nenhum elétron tem energia cinética suficiente para vencer a barreira
, e a emissão para totalmente.
Resposta
O potencial positivo forma uma barreira elétrica que reduz a energia cinética dos elétrons de saída. À medida que
cresce, apenas elétrons com
conseguem escapar, até que em
(
V) nenhum elétron supera essa barreira, interrompendo a emissão.