Luz monocromática de comprimento de onda , proveniente de uma fonte com intensidade , 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 , e , 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 tivéssemos utilizado uma fonte com intensidade , mas com o mesmo comprimento de onda , como mudariam os itens (a) e (b) e o número de fotoelétrons emitidos?
Passo 1
(a) Casos possíveis para observar o efeito fotoelétrico
O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons, que ao absorverem um fóton tem energia suficiente para se desprenderem de uma superfície. A energia cinética do elétron emitido será
Onde a energia do fóton é dada por
Que no nosso caso será
Para que o elétron tenha energia suficiente para se desprender da superfície é necessário que a energia do fóton seja maior que a função trabalho do material.
Vendo as funções trabalho no enunciado vemos que só é possível que haja efeito fotoelétrico para o lítio, cuja função trabalho () é menor do que a energia do fóton.
Passo 2
(b) Diferença de potencial necessária para frear os fotoelétrons
Como só ocorre efeito fotoelétrico no lítio, temos que nos preocupar somente com ele.
A diferença de potencial, , necessária para frear os elétrons será dada por
Ps: Lembrando que é a energia que um elétron tem quando submetido a uma diferença de potencial de .
Passo 3
Como mudariam os itens (a) e (b) e o número de fotoelétrons emitidos mudando para ?
Agora mudamos para uma fonte mais potente que tem uma intensidade ! Só que ainda estamos emitindo fótons com comprimento de onda , ou seja, nossos fótons têm a mesma energia que no caso anterior (.
Quando aumentamos a intensidade da nossa fonte o que estamos fazendo é aumentar o número de fótons por segundo sendo emitidos. Como os elétrons só podem absorver um fóton por vez (e não fótons) temos que as respostas dos itens (a) e (b) não mudarão!
O que vai acontecer de diferente nesse caso é que, já que aumentamos o número de fótons emitidos, também aumentaremos o número de fotoelétrons emitidos.
Só que cada um desses elétrons individualmente se comportará da mesma forma que no caso da fonte com intensidade .
Resposta
- Só é possível que haja efeito fotoelétrico para o lítio
- as respostas dos itens (a) e (b) não mudarão. aumentaremos o número de fotoelétrons emitidos.