1.

A função trabalho do Césio é 1,90   e V . Qual a energia cinética máxima dos elétrons emitidos, em e V , se o comprimento de onda da radiação incidente for igual a 310   n m ?

  1. 4
  2. 1,9
  3. 5,9
  4. 2,1
  5. 0
  6. Nenhuma das anteriores
Resolução
2.

O potencial de corte para elétrons emitidos de uma superfície iluminada por uma luz com um comprimento de onda de 491   n m é 0,710   V .

Quando o comprimento de onda da luz incidente é mudado para um novo valor, o potencial de corte muda para 1,43   V .

  1. Qual é o valor do novo comprimento de onda?
  2. Qual é a função trabalho da superfície?
Resolução
3.

Uma placa de alumínio é iluminada por luz com um comprimento de onda de 200   n m .

No alumínio uma energia de 4,20   e V é necessária para que um elétron seja ejetado.

Qual é o potencial de corte?

Resolução
4.

O comprimento de onda correspondente à frequência de corte da prata é 325   n m .

Determine a energia cinética máxima dos elétrons ejetados de uma placa de prata iluminada por luz ultravioleta com um comprimento de onda de 254   n m .

Resolução
5.

O leitor precisa escolher um elemento para uma célula fotoelétrica que funcione com luz visível. Quais dos seguintes elementos são apropriados (a função trabalho aparece entre parênteses)?

  • Tântalo ( 4,2   e V )
  • Tungstênio ( 4,5 e V )
  • Alumínio ( 4,2   e V )
  • Bário ( 2,5   e V )
  • Lítio ( 2,3   e V )

Obs: O comprimento de onda da luz visível varia aproximadamente de 390   n m até 700   n m .

Resolução
6.

A Fig.38-18 mostra a tensão de corte V em função do comprimento de onda λ da luz para três materiais diferentes.

Coloque os materiais na ordem da função trabalho, começando pela maior.

Resolução
7.
  1. Para ejetar um elétron do sódio é preciso uma energia de pelo menos 2,28   e V . O efeito fotoelétrico é observado quando uma placa de sódio é iluminada com luz vermelha de comprimento de onda λ = 680   n m ?
  2. Qual é o comprimento de onda de corte para a emissão fotoelétrica no caso do sódio?
Resolução
8.

Para um material fotoelétrico foi medido o potencial de corte em função da frequência da luz incidente e o resultado está na figura anexa.

O valor da função trabalho para este material é:

a ) 1 V

b ) - 1 V

c ) - 1 e V

d ) 1 e V

e ) Não pode ser calculado apenas com os dados fornecidos

f ) Nenhuma das anteriores

Resolução
9.

A eficiência relativa de uma superfície de césio (cuja função trabalho é 1,80   e V ) é 1,0 × 10 - 16 , isto é, em média um elétron é ejetado para cada 10 16 fótons que incidem na superfície.

Qual é a corrente elétrica produzida pelos elétrons ejetados de uma placa de césio iluminada pela luz de 600   n m produzida por um laser de 2,00   m W ?

Suponha que todos os elétrons ejetados contribuem para a corrente.

Obs: A carga elementar do elétron é de e = 1,6 ∙ 10 - 19   C

Resolução
10.

Uma placa de alumínio é iluminada por luz com um comprimento de onda de 200   n m .

No alumínio uma energia de 4,20   e V é necessária para que um elétron seja ejetado.

Qual é a energia cinética:

  1. Do elétron ejetado mais rápido?
  2. Do elétron ejetado mais lento?
  3. Qual é o comprimento de onda de corte do alumínio?
Resolução
11.

Um estudante de laboratório de Física Moderna realiza um experimento para estimar a constante de Planck e a função trabalho de um material, observando o efeito fotoelétrico.

Os pontos experimentais obtidos do potencial de freamento versus a frequência da luz incidente para um mesmo material estão no gráfico a seguir. A curva contínua representa a reta que melhor se ajusta aos dados experimentais.

Baseando-se apenas no gráfico e desconsiderando as incertezas, a constante de Planck é estimada pelo valor:

  1. 3,5 × 10 - 15 e V . s
  2. 3,5 × 10 - 14 e V . s
  3. 4,1 × 10 - 15 e V . s
  4. 4,1 × 10 - 14 e V . s
  5. 2,5 × 10 - 15 e V . s
  6. 2,5 × 10 - 14 e V . s
Resolução
12.

Um feixe de luz de comprimento de onda λ e intensidade I, incide sobre uma placa de área A, no interior de uma célula fotoelétrica. O material da placa possui função trabalho φ .

(a) Calcule e energia e o módulo do momento dos fótons incidentes.

(b) Calcule o número N de fótons incidentes sobre a placa em um intervalo de tempo ∆t.

(c) Determine a condição que deve ser satisfeita pelo valor de λ para que sejam ejetados elétrons do material.

Resolução
13.

Em um experimento do efeito fotoelétrico foi encontrado o potencial de corte em função dos comprimentos de onda no lítio, como representado na figura

A partir da informação contida na figura, determine:

a) O valor da constante de Planck

b) A função de trabalho do lítio (em eV)

Resolução
14.

Faça a escolha correta e justifique: Quanto ao Efeito Fotoelétrico, é INCORRETO afirmar:

(a) Existe uma frequência de corte abaixo da qual não há o efeito.

(b) O potencial de frenagem (de corte) é o mesmo para intensidades diferentes da radiação incidente no material com a mesma frequência (acima da frequência de corte).

(c) O potencial de frenagem ocorre quando a energia da radiação incidente não é superior à função trabalho do material.

(d) O potencial de corte corresponde à energia cinética máxima dos elétrons ejetados.

Resolução
15.

Para um material fotoelétrico foi medido o potencial de corte em função da frequência da luz incidente e o resultado está na figura anexa.

O valor da função trabalho para este material é:

a ) 1 V

b ) - 1 V

c ) - 1 e V

d ) 1 e V

e ) Não pode ser calculado apenas com os dados fornecidos

f ) Nenhuma das anteriores

Resolução
16.

I I

A função trabalho Φ do tungstênio é 4,50   e V . Uma superfície desse metal é iluminada com luz de 5,80   e V .

a ) Determine o comprimento de onda dessa luz e a frequência de corte desse metal.

b ) Calcue a energia cinética máxima K m á x , em Joules, dos elétrons ejetados.

c ) Obtenha a energia total E e desses elétrons

Resolução
17.

Luz monocromática de comprimento de onda λ = 6,6 × 10 - 7   m e de intensidade 1000 W / m 2 incide perpendicularmente sobre uma superfície metálica de área A = 100   c m 2 .

  1. Quantos fótons por segundo incidem sobre a superfície metálica?
  2. Calcule em e V a função de trabalho do metal sabendo que os elétrons mais energéticos arrancados do metal têm energia cinética igual a 0,5   e V .
Resolução
18.

A função de trabalho para o metal lantânio é de 3,3   e V . Suponha que uma placa deste metal seja iluminada com luz de comprimento de onda igual a 2000   Å .

Considere os fotoelétrons não relativísticos emitidos da placa com o máximo de energia possível. Nessas condições

  1. Calcule o valor da energia cinética desses elétrons.
  2. Calcule o comprimento de onda de de Broglie desses elétrons. Dê sua resposta em função da constante de Planck h , da massa m 0 do elétron e de sua energia cinética K .
Resolução
19.

Em um experimento de efeito fotoelétrico, observou-se que os elétrons são arrancados do cátodo apenas com radiação de comprimento de onda menor que 300   n m . Com base nisso, podemos afirmar que a função trabalho do cátodo é

a) 3,0   e V .

b) 30,0   e V .

c) 0,3   e V .

d) 1,0   e V .

Resolução
20.

Numa aula de física moderna, um estudante obtém os seguintes valores para o potencial de corte, V 2 e V 1 , para as frequências de luz incidente f 2 e f 1 , respectivamente. Com esses dados, a razão entre a carga do elétron pela constante de Planck, e / h , pode ser dada pela expressão:

a) f 2 - f 1 V 2 - V 1 .

b) f 2 - f 1 V 1 - V 2 .

c) V 2 - V 1 f 1 - f 2 .

d) V 2 - V 1 f 2 - f 1 .

e) Impossível encontrar esta quantidade.

Resolução
21.

Um laser de Argônio, com comprimento de onda de 488   n m , potência de 5   m W e diâmetro do feixe de 2,0   m m , atinge uma superfície de Césio, cuja função trabalho é de 2,1   e V ;

a) De acordo com a teoria quântica para a radiação, quantos fótons por segundo o feixe do laser fornece?

b) De acordo com a teoria clássica da luz, e tomando a área da seção reta do Césio como a de absorção da luz, calcule o tempo mínimo que levaria para um elétron ser emitido.

(Dado: raio do Césio é 3,0 ⋅ 10 - 10   m .)

c) Qual é o potencial de frenagem para os elétrons emitidos?

d) Qual é a frequência de corte do Césio?

e) Por que a existência de uma frequência de corte é evidência da Teoria de Einstein para o efeito fotoelétrico?

Resolução
22.

Um estudante de laboratório de Física Moderna realiza um experimento para estimar a constante de Planck e a função trabalho de um material, observando o efeito fotoelétrico. Os pontos experimentais obtidos do potencial de corte versus a frequência da luz incidente para um mesmo material estão no gráfico a seguir. A curva contínua representa uma porção da reta que melhor se ajusta aos dados experimentais.

Através do gráfico, determine a função trabalho do material:

a) 1,6   e V .

b) 0,16   e V .

c) 0,32   e V .

d) 3,2   e V .

Resolução
23.

Um estudante de laboratório de Física Moderna realiza um experimento para estimar a constante de Planck e a função trabalho de um material, observando o efeito fotoelétrico.

Os pontos experimentais obtidos do potencial de freamento versus a frequência da luz incidente estão no gráfico a seguir. A curva contínua representa a reta que melhor se ajusta aos dados experimentais.

Baseando-se apenas no gráfico, a função trabalho do material é estimada pelo valor:

  1. 1,2   e V
  2. 1,8 × 10 - 1   e V
  3. 1,2 × 10 - 1   e V
  4. 1,8   e V
  5. 0,0   e V
Resolução
24.

Luz monocromática de comprimento de onda λ = 410 n m , proveniente de uma fonte com intensidade I , incide sobre três superfícies metálicas constituídas de lítio (Li), berílio (Be) e mercúrio (Hg). As funções de trabalho de cada um destes materiais são dadas por ϕ L i = 2,3 e V , ϕ B e = 3,9 e V e ϕ H g = 4,5 e V , respectivamente.

(a) Determine em que casos é possível observar o efeito fotoelétrico.

(b) Calcule a diferença de potencial necessária para frear os fotoelétrons (potencial frenador ou potencial de corte) nos casos em que os fotoelétrons são observados, conforme o item (a)

(c) Se ao invés da fonte com intensidade I tivéssemos utilizado uma fonte com intensidade 2 I , mas com o mesmo comprimento de onda λ = 410 n m , como mudariam os itens (a) e (b) e o número de fotoelétrons emitidos?

Resolução
25.

Um material é iluminado com luz de dois comprimentos de onda λ 1 e λ 2 = λ 1 / α , com potenciais de freamento V f 1 e V f 2 = β V f 1 , respectivamente.

A função trabalho deste material é dada por

  1. h c λ 1 ⋅ 1 + 1 / α - e V f 1 ⋅ 1 - β
  2. h c λ 1 ⋅ 1 + α - e V f 1 ⋅ 1 - 1 / β
  3. h c λ 1 ⋅ 1 + α - e V f 1 ⋅ 1 + β / 2
  4. h c λ 1 ⋅ 1 + 1 / α - e V f 1 ⋅ 1 - β / 2
  5. h c λ 1 ⋅ 1 + 1 / α - e V f 1 ⋅ 1 + 1 / β / 2
Resolução
26.

Um material é iluminado com luz de frequência 0,7 × 10 15 H z , obtendo-se o valor do potencial de corte de 2,0 V .

O valor da frequência de corte da luz, para o qual o efeito fotoelétrico cessa, é dado aproximadamente por

  1. 0,2 × 10 15 H z
  2. 1 , 2 × 10 15 H z
  3. 0,2 × 10 1 6 H z
  4. 1 , 2 × 10 1 6 H z
  5. 0 , 5 × 10 15 H z
Resolução
27.

A superfície de um metal que apresenta efeito fotoelétrico é iluminada com luz monocromática de comprimento de onda ajustável λ . Quando λ = λ 1 , o potencial de corte dos fotoelétrons é V 1 . Quando λ = λ 2 , o potencial de corte dos fotoelétrons é V 2 .

Usando estes dados, a carga e do elétron e a velocidade da luz c calcule a constante de Planck h .

Resolução
28.

Em uma experiência de efeito fotoelétrico, uma superfície metálica é bombardeada por fótons com energia de 9 e V , e a energia cinética máxima dos fotoelétrons observada é 5 e V .

Qual é a energia máxima dos fotoelétrons quando se dobra o comprimento de onda dos fótons incidentes?

  1. 15,0   e V
  2. 6,5   e V
  3. 4,5   e V
  4. 4,0   e V
  5. 0,5 e V
  6. 0,0   e V
Resolução
29.

Considere as seguintes afirmações:

  1. A relação entre a energia total e momento linear para um fóton pode ser obtida da relação relativística, tomando a massa de repouso do fóton infinita.
  2. Duas partículas com o mesmo momento linear e mesma energia total relativística possuem, necessariamente, a mesma massa de repouso.
  3. Um elétron em repouso emite um fóton e, por isso, sua massa de repouso é diminuída.
  1. Apenas I é verdadeira.
  2. Apenas I I é verdadeira.
  3. Apenas I I I é verdadeira.
  4. Apenas I e I I são verdadeiras.
  5. Apenas I e I I I são verdadeiras.
  6. Apenas I I e I I I são verdadeiras.
  7. Todas as afirmativas são verdadeiras.
  8. Nenhuma afirmativa é verdadeira.
Resolução
30.

No Potássio (K) o comprimento de onda acima do qual não existe o efeito fotoelétrico é

𝜆 = 558 𝑛𝑚.

(b) Obtenha a função trabalho Φ K do Potássio

(c) Calcule o potencial de frenagem V 0 no Potássio para uma radiação incidente de comprimento de onda 450 𝑛𝑚

Resolução
31.

Produz-se o efeito fotoelétrico no revestimento de Níquel sobre outro material com ondas EM de comprimento de onda 100 𝑛𝑚. A função trabalho desse metal tem valor 5,01 𝑒𝑉. Encontre o potencial de frenagem para esse comprimento de onda.

Resolução
32.

No Potássio (K) o comprimento de onda acima do qual não existe o efeito fotoelétrico é

𝜆 = 558 𝑛𝑚.

(b) Obtenha a função trabalho Φ K do Potássio.

(c) Calcule o potencial de frenagem   V 0   no Potássio para uma radiação incidente de comprimento de onda 400 𝑛𝑚.

Resolução
33.

Considere os seguintes elementos com suas respectivas funções-trabalho aproximadas: Potássio ( 2,0   e V ), Sódio ( 3 , 0   e V ), Magnésio ( 4 , 0   e V ) e Prata ( 4,5   e V ). Suponha que se faça incidir luz sobre cada um desses elementos com comprimentos de onda que variam de 400   n m até 700   n m . Em quais dos elementos listados anteriormente a luz incidente é capaz de arrancar elétrons do material?

a) Somente no Potássio e no Sódio.

b) Somente no Potássio.

c) Em todos eles, exceto na Prata.

d) Em nenhum deles.

e) Em todos eles, sem exceção.

Resolução
34.

Num experimento fotoelétrico realizado com ouro, cuja função-trabalho vale 5,0   e V , utiliza-se radiação eletromagnética com comprimento de onda de 200   n m . A energia cinética máxima dos elétrons arrancados vale:

a) 0,0   e V .

b) 1,2   e V .

c) 5,2   e V .

d) 6,2   e V .

e) 11,2   e V .

Resolução
35.

Um próton livre possui velocidade de c 100 . Determine o comprimento de onda de De Broglie aproximado desse próton.

a) 1 × 10 - 13   m .

b) 1 × 10 - 11   m .

c) 1 × 10 - 15   m .

d) 1 × 10 - 9   m .

e) 1 × 10 - 7   m .

Resolução
36.

A função-trabalho do ouro vale, aproximadamente, 5,0   e V . Para se ter o efeito fotoelétrico com ouro, o comprimento de onda de uma onda eletromagnética deve ser menor que:

a) 248   n m .

b) 1240   n m .

c) 620   n m .

d) 124   n m .

e) 496   n m .

Resolução
37.

Uma superfície de prata é irradiada com luz ultravioleta de comprimento de onda λ = 1000   Å . Nestas condições, elétrons são liberados da superfície e, para freá-los completamente, é necessária uma d.d.p de 7,7   V .

a) Qual é a função trabalho deste material?

b) Qual é o maior comprimento de onda para o qual o é possível a emissão de elétrons da superfície?

Suponha agora que a superfície é irradiada com raios-X de comprimento de onda λ x = 0,85   Å .

c) Qual é a energia de um fóton espalhado a 90 ° em relação à direção do feixe de incidência, após a colisão com um elétron da superfície?

d) Encontre a direção e o módulo do momento do elétron espalhado, na condição do item (c).

e) BÔNUS – O elétron sai com velocidade relativística? Justifique!

Resolução
38.

Numa célula fotoelétrica, luz de comprimento de onda λ e intensidade I incide normalmente sobre o catodo de área A e função trabalho ϕ .

(a) Qual é a máxima velocidade dos elétrons de massa m removidos do material? Despreze os efeitos relativísticos.

(b) Calcule o número N de fótons por segundo que atingem o catodo.

(c) Sabendo que apenas 5% dos fótons incidentes são absorvidos pelos elétrons (com carga q e ) , determine a corrente fotoelétrica.

Resolução
39.

A função trabalho de um metal é ϕ . Calcule o maior comprimento de onda λ 0 da radiação que ao incidir sobre esse metal ejeta elétrons da sua superfície. Considere h e c dados.

Resolução
40.

Em um experimento para testar o efeito fotoelétrico, usando um material cuja função trabalho é de 5,0   e V , verifica-se que a diferença de potencial entre o anodo e o catodo deve ser de - 1,0   V para que a corrente elétrica seja nula. Qual é o momento linear dos fótons que iluminam o material?

  1. 2,9 × 10 - 27   K g . m s   .
  2. 9,6 × 10 - 27   K g . m s   .
  3. 1,9 × 10 - 27   K g . m s   .
  4. 3,2 × 10 - 27   K g . m s   .
  5. 0,0   K g . m s   .
Resolução
41.

Uma placa de ouro é iluminada por uma luz de comprimento de onda de λ = 100   n m e elétrons são ejetados. A função trabalho para o ouro é de 5,0   e V .

a Qual é a energia cinética do elétron mais rápido?

b Qual o comprimento de onda de corte para o efeito fotoelétrico ocorrer com o ouro como material?

Resolução
42.

Em uma experiência sobre efeito fotoelétrico, obtiveram curvas de corrente como função da diferença de potencial para dois conjuntos de feixes luminosos e potências λ 1 ,   P 1 = 600   n m ,   1.6   W e λ 2 ,   P 2 = 400   n m ,   3.2   W . Assuma o valor h = 4 ⋅ 10 - 15   e V s para a constante de Planck.

a) Qual é a energia dos fótons, em e V , para cada feixe?

b) Obtenha a função trabalho do metal (em e V ) considerando que o potencial de freiamento dos elétrons do feixe (1) é igual a V 1 = 1.2   V . Em seguida obtenha o potencial de freiamente V 2 para os elétrons do feixe (2).

c) Quantos elétrons (por segundo) o feixe de menor potência consegue arrancar do metal, sabendo-se que a probabilidade de um elétron ser arrancado por um fóton desse feixe é 0.01 % ?

Resolução
43.

Uma superfície metálica iluminada por uma luz de frequência igual a 8,5 × 10 14 H z emite elétrons com energia cinética máxima igual a 0,52   e V .

A mesma superfície é iluminada por uma luz de frequência igual a 12 × 10 14 H z . Nesse caso, a energia cinética máxima dos fotoelétrons vale 1,97   e V .

Com esses dados, calcule:

a ) A constante de Planck h .

b ) A função trabalho do material.

Resolução
44.

A função trabalho do Césio é 1,90   e V . Qual a energia cinética máxima dos elétrons emitidos, em e V , se o comprimento de onda da radiação incidente for igual a 310   n m ?

  1. 4
  2. 1,9
  3. 5,9
  4. 2,1
  5. 0
  6. Nenhuma das anteriores
Resolução
45.

Considere uma célula fotoelétrica de tungstênio, cuja função trabalho é igual a 4,5   e V .

Se a radiação incidente sobre esta célula tiver uma frequência igual a 10 13   H z , podemos afirmar que:

  1. Os elétrons ejetados terão uma energia de 8,64   e V
  2. Os elétrons ejetados terão uma energia de 0,36   e V
  3. Os elétrons ejetados terão uma energia de 4,14   e V
  4. Os elétrons ejetados terão uma energia de 4,5   e V
  5. Nenhum elétron será ejetado
  6. Nenhuma das respostas anteriores
Resolução
46.

I I

Suponha que um satélite seja revestido de platina, cuja função trabalho vale 5,32   e V . Ele é iluminado com fótons de energia 5,80   e V .

a ) Determine o comprimento de onda dessa onda EM e o comprimento de onda máximo de radiação incidente capaz de ejetar elétrons da superfícies do satélite.

b ) Calcule a energia cinética máxima K m á x dos elétrons ejetados.

c ) Obtenha a energia total E desses elétrons

Resolução
47.

I I Uma lâmpada de luz ultravioleta é coberta com um filtro que permite apenas a passagem de luz de comprimento de onda igual a 400   n m .

Quando a luz transmitida incide sobre uma superfície metálica, observa-se um fluxo de elétrons emergindo do metal.

  1. Se a intensidade da luz que atinge a superfície é dobrada,
    1. mais elétrons são emitidos por unidade de tempo.
    2. os elétrons emitidos têm maior energia.
    3. as afirmativas 1 e 2 são falsas.
    4. as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.

    Justifique sua resposta. Não basta indicar a alternativa correta.

  2. O filtro é substituído por outro que transmite apenas luz com comprimento de onda de 300   n m e a lâmpada é ajustada para que a intensidade luminosa incidindo sobre a superfície permaneça a mesma que para luz de comprimento de onda de 400   n m .

Com a luz de comprimento de onda de 300   n m ,

  1. mais elétrons são emitidos por unidade de tempo.
  2. os elétrons emitidos têm maior energia.
  3. as afirmativas 1 e 2 são falsas.
  4. as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.

Justifique sua resposta. Não basta indicar a alternativa correta.

Resolução
48.

I Luz incide sobre uma placa fotográfica e será “gravada” se dissociar uma molécula de A g B r da placa.

A energia mínima para dissociar essa molécula é da ordem de 10 - 19   J . Qual é a região de comprimentos de onda de luz que pode ser gravada nessa placa?

Resolução

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