Quanto maior a intensidade da luz incidente na placa maior será a energia de cada elétron ejetado?

Estes exercícios abordam a ocorrência do efeito fotoelétrico e os fatores envolvidos nesses fenômenos. Publicado por: Joab Silas da Silva Júnior

A tabela abaixo mostra as frequências para três tipos distintos de ondas eletromagnéticas que irão atingir uma placa metálica cuja função trabalho corresponde a 4,5eV. A partir dos valores das frequências podemos afirmar que:

Dados: Considere a constante de Planck como h = 4,0.10 – 15 eV.s, e a velocidade da luz no vácuo c = 3,0.108m/s

a) A onda C possui frequência menor que a frequência de corte.

b) A energia cinética do fotoelétron atingido pela onda D é de 13,5eV.

c) O efeito fotoelétrico não ocorrerá com nenhuma das ondas.

d) A razão entre a frequência de corte e a frequência da onda A é 0,085.

e) O comprimento de onda referente à onda B é 2,0.10 – 10 m.

Determine a frequência de corte para um metal cuja função trabalho seja 2,3eV.

Dados: Considere a constante de Planck como h = 4,0.10 – 15 eV.s

Sobre o efeito fotoelétrico, marque a alternativa correta:

a) O efeito fotoelétrico depende da intensidade da radiação incidente sobre a placa metálica.

b) Não há frequência mínima necessária para a ocorrência desse fenômeno.

c) A frequência de corte é fruto da razão entre a função trabalho e a constante de Planck.

d) A energia cinética dos fotoelétrons é diretamente proporcional ao comprimento de onda da radiação incidente.

(UFC) A função trabalho de um dado metal é 2,5 eV.

a) Verifique se ocorre emissão fotoelétrica quando sobre esse metal incide luz de comprimento de onda λ = 6,0×10-7 m. A constante de Planck é h ≈ 4,2×10-15 eV∙s e a velocidade da luz no vácuo é c = 3,0×108 m/s.

b) Qual é a freqüência mais baixa da luz incidente capaz de arrancar elétrons do metal?

respostas

Letra B.

Da equação do efeito fotoelétrico, temos: EC = h.f – W

Portanto: EC = 4,0.10 – 15 . 4,5.1015 - 4,5

EC = 18 – 4,5 = 13,5 eV

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A frequência de corte é a mínima frequência necessária para que ocorra o efeito fotoelétrico. Se a radiação incidente possui frequência que corresponde à frequência de corte, os elétrons serão arrancados, mas não ejetados da placa metálica. Logo, na equação do efeito fotoelétrico podemos considerar nulo o valor da energia cinética.

EC = h.f – W

0 = h.f – W

W = h.f

fC = W
       h

fC =       2,3       = 5,75.1014 Hz
       4,0.10 – 15

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EC = h.f – W

0 = h.f – W

W = h.f

fC = W
       h

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a) Como λ ≤ 5 x 10 - 7 m, não ocorrerá emissão

b) EC = h.f – W; 0 = h.f – W; W = h.f; fC = W/h ; fC = 2,5/ 4,2 x 10 – 15 = 6,0.1014 Hz

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Lista de exercícios sobre o Efeito Fotoelétrico, retirados de provas de vestibulares.
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Exercício 1: (UDESC 2010)

Analise as afirmativas abaixo, relativas à explicação do efeito fotoelétrico, tendo como base o modelo corpuscular da luz.

I – A energia dos fótons da luz incidente é transferida para os elétrons no metal de forma quantizada.

II – A energia cinética máxima dos elétrons emitidos de uma superfície metálica depende apenas da frequência da luz incidente e da função trabalho do metal.

III – Em uma superfície metálica, elétrons devem ser ejetados independentemente da frequência da luz incidente, desde que a intensidade seja alta o suficiente, pois está sendo transferida energia ao metal.

Assinale a alternativa correta.

Foi determinado experimentalmente que, quando se incide luz sobre uma superfície metálica, essa superfície emite elétrons. Esse fenômeno é conhecido como efeito fotoelétrico e foi explicado em 1905 por Albert Einstein, que ganhou em 1921 o Prêmio Nobel de Física, em decorrência desse trabalho. Durante a realização dos experimentos desenvolvidos para compreender esse efeito, foi observado que:

1. os elétrons eram emitidos imediatamente. Não havia atraso de tempo entre a incidência da luz e a emissão dos elétrons.

2. quando se aumentava a intensidade da luz incidente, o número de elétrons emitidos aumentava, mas não sua energia cinética.

3. a energia cinética do elétron emitido é dada pela equação Ec = ½ mv² = hf - W, em que o termo hf é a energia cedida ao elétron pela luz, sendo h a constante de Planck e f a frequência da luz incidente. O termo W é a energia que o elétron tem que adquirir para poder sair do material, e é chamado função trabalho do metal.

Considere as seguintes afirmativas:

I - Os elétrons com energia cinética zero adquiriram energia suficiente para serem arrancados do metal.

II - Assim como a intensidade da luz incidente não influencia a energia dos elétrons emitidos, a freqüência da luz incidente também não modifica a energia dos elétrons.

III - O metal precisa ser aquecido por um certo tempo, para que ocorra o efeito fotoelétrico.

Assinale a alternativa correta.

O chamado efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por um metal quando um feixe de luz ou radiação eletromagnética incide sobre ele. A física clássica é inadequada para explicá-lo/descrevê-lo. O físico Albert Einstein teorizou em 1905 que a luz ou qualquer radiação eletromagnética se propaga como se fosse um fluxo de “grãos” (os “quanta” ou “fótons”) o que posteriormente foi confirmado em vários laboratórios; estes fótons são partículas energéticas sem massa cada qual com uma energia E=hf, onde h é uma constante universal (a constante de Planck) e f é a frequência da radiação correspondente. Suponha que dois feixes de radiação, I e II, com frequências f(I) e f(II) respectivamente incidem num metal e são absorvidos totalmente por ele, que emite então os “fotoelétrons”. Seja E(I) a energia de cada fóton do feixe I e E(II) a energia de cada fóton do feixe II. Se f(I)=2f(II), então:

Entre os vários trabalhos científicos desenvolvidos por Albert Einstein, destaca-se o efeito fotoelétrico, que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física de 1921. Sobre esse efeito, amplamente utilizado em nossos dias, é correto afirmar:

No final do século XIX e início do século XX, a Física se defrontou com vários problemas que não podiam ser explicados com as teorias e modelos aceitos até esse período. Um desses problemas consistia em explicar corretamente o fenômeno do Efeito Fotoelétrico. Sobre esse efeito, considere as seguintes afirmativas:

1. Esse efeito foi observado primeiramente por Henrich Hertz e sua explicação correta foi publicada em 1905 por Niels Bohr.
2. A explicação correta desse efeito utilizou uma ideia de Max Planck, de que a luz incidente não poderia ter energia com um valor qualquer, mas sim uma energia dada por múltiplos inteiros de uma porção elementar.
3. Segundo o modelo proposto, cada fóton, ao colidir com um elétron, transfere-lhe uma quantidade de energia proporcional a sua velocidade.

Assinale a alternativa correta.

Quanto maior a intensidade da luz incidente na placa maior será o número de elétrons ejetados pelo material?

Como a intensidade da luz incidente afeta a corrente fotoelétrica?

O que acontecerá com a energia cinética dos elétrons se a intensidade da radiação incidente for dobrada?

Quando elétrons são arrancados do metal quanto maior a frequência da luz incidente maior são as energias com que os elétrons abandonam o metal?