A velocidade de um elétron emitido pela superfície de um metal iluminada por um fóton é de
.
A superfície desse metal não emite elétrons até que a radiação tenha frequência de
. Calcule a energia de ligação (
, em
) para esse metal.
A superfície desse metal não emite elétrons até que a radiação tenha frequência de
Passo 1
Beleza, aqui o que temos é um clássico efeito fotoelétrico. O enunciado fala que um elétron é arrancado de um metal iluminado por fótons e que esse metal só começa a “soltar” elétrons quando a frequência da luz atinge
. Queremos encontrar a energia de ligação (função trabalho)
desse metal em
.
Matéria envolvida: efeito fotoelétrico de Einstein e conversão de energia por mol (usa-se a constante de Avogadro). Vamos precisar do:
Matéria envolvida: efeito fotoelétrico de Einstein e conversão de energia por mol (usa-se a constante de Avogadro). Vamos precisar do:
- Princípio de Einstein:
- Condição de frequência limiar: quando
, , logo . - Constante de Planck
e número de Avogadro para converter J/fóton em .
Passo 2
Teoria do efeito fotoelétrico (Einstein):
Quando um fóton de frequência incide, a energia
desse fóton vai em parte para liberar o elétron (
) e em parte vira energia cinética do elétron, ou seja
Quando um fóton de frequência
Passo 3
No limite de frequência limiar
, o elétron sai com energia cinética zero (
). Então
Passo 4
Vamos calcular
por fóton em joules:
Passo 5
Agora convertemos essa energia por fóton em
. Multiplicamos por
fótons/mol e dividimos por
para passar de J para kJ:
Resposta
A energia de ligação (função trabalho) desse metal é, aproximadamente,