Numa célula fotoelétrica, luz de comprimento de onda e intensidade incide normalmente sobre o catodo de área A e função trabalho
(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 determine a corrente fotoelétrica.
Passo 1
(a) Para que o elétron seja removido do material e ainda saia com uma velocidade, a energia do fóton incidente tem que ser suficiente para removê-lo e ainda dar alguma velocidade a ele.
A energia do fóton incidente é dada por:
A energia necessária para remover o elétron é a função trabalho e a energia cinética do elétron máxima é dada por:
Então:
Isolando nessa equação, obtemos:
Passo 2
(b) A relação entre a intensidade (potência média por unidade de área) e a energia do fóton E e a quantidade de fótons por segundo N é dada por:
Logo, isolando o N:
Passo 3
(c) Lembra lá da parte de eletricidade que a corrente elétrica média é:
Sendo que é a carga total dos elétrons e pode ser escrita como:
Onde é o número de elétrons absorvidos (e que portanto vão produzir a corrente).
O enunciado disse pra gente que apenas 5% dos fótons incidentes são absorvidos pelos elétrons. Podemos escrever então:
Logo:
Substituindo o valor de N que encontramos no item (b):
Resposta
(a)
(b)
(c)