Exercícios Resolvidos de Fótons e Efeito Fotoelétrico

UFRJ – Lista de Exercícios de Química Geral. Professor Eon. Ex. 4.

Um laser produz uma radiação de comprimento de onda Equation = 633 nm em pulsos de duração 1,3.10-9 s. Se o laser produz 0,376 J de energia por pulso, quantos fótons são produzidos em cada pulso? Calcule a potência do laser por pulso.

Passo 1

Calma aí. Ele tá tentando te confundir mas é só fazer uma coisa de cada vez que vai dar tudo certo!

Primeiro a gente vai usar aquele comprimento de onda pra descobrir a energia do fóton associado a ele. Pra isso, a gente vai ter que transformar de comprimento de onda pra frequência usando a velocidade da luz Equation m/s.

Aí a gente vai saber qual é a energia de um fóton e descobrir quantos fótons são precisos pra ter aquela energia que o enunciado deu (0,376 J), fazendo uma regra de três amiga.

E por último, usamos o tempo dado pra descobrir a potência. Ou seja, quanta energia o laser produz por segundo.

Beleza? Bora lá.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

A energia do fóton é dada por:

Equation

Equation

E os dados que temos são:

Equation

Equation

Equation

Calculando:

Equation

Equation

Equation por fóton

Passo 3

Então já sabemos que cada fóton de comprimento de onda 633 nm tem 3,14.10-19 J de energia.

O enunciado nos diz que um pulso produz 0,376 J de energia. Vamos ver a quantos fótons essa energia corresponde:

Equation

Equation fótons

Então cada pulso produz 1,2.1018 fótons.

E podemos, ainda, calcular quantos fótons o laser produz por segundo.

Equation

Equation

E sabemos que o laser produz 9,23.1026 fótons por segundo.

Passo 4

Para o cálculo da potência:

Equation

Equation é o trabalho, ou seja, a energia transferida. Que no caso do laser é de 0,376 J.

Equation é o tempo, dado como 1,3.10-9 s.

Equation

Equation

DÚVIDA: a potência é isso ou o que foi calculado no passo 3? “fótons/segundo”?

Resposta

Equation fótons por pulso.

Equation .

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