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
Voltar a questão
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
Voltar a questão
EC = h.f – W
0 = h.f – W
W = h.f
fC = W
h
Voltar a questão
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
Voltar a questão
Leia o artigo relacionado a este exercício e esclareça suas dúvidas
Assista às nossas videoaulas
Lista de exercícios sobre o Efeito Fotoelétrico, retirados de provas de vestibulares.
Ler artigo Efeito Fotoelétrico.
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.
A) | Somente a afirmativa II é verdadeira. |
B) | Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. |
C) | Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. |
D) | Somente a afirmativa III é verdadeira. |
E) | Todas as afirmativas são verdadeiras. |
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.
A) | Somente a afirmativa II é verdadeira. |
B) | Todas as afirmativas são verdadeiras. |
C) | Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. |
D) | Somente a afirmativa III é verdadeira. |
E) | Somente a afirmativa I é verdadeira. |
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:
A) | E(I)=E(II). |
B) | E(I)=2E(II). |
C) | E(I)=3E(II). |
D) | E(I)=4E(II). |
E) | E(I)=5E(II). |
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:
A) | Trata-se da possibilidade de a luz incidir em um material e torná-lo condutor, desde que a intensidade da energia da radiação luminosa seja superior a um valor limite. |
B) | É o princípio de funcionamento das lâmpadas incandescentes, nas quais, por ação da corrente elétrica que percorre o seu filamento, é produzida luz. |
C) | Ocorre quando a luz atinge um metal e a carga elétrica do fóton é absorvida pelo metal, produzindo corrente elétrica. |
D) | É o efeito que explica o fenômeno da faísca observado quando existe uma diferença de potencial elétrico suficientemente grande entre dois fios metálicos próximos. |
E) | Corresponde à ocorrência da emissão de elétrons quando a frequência da radiação luminosa incidente no metal for maior que um determinado valor, o qual depende do tipo de metal em que a luz incidiu. |
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.
A) | Somente a afirmativa 1 é verdadeira. |
B) | Somente a afirmativa 2 é verdadeira. |
C) | Somente a afirmativa 3 é verdadeira. |
D) | Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. |
E) | Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. |