Explique o efeito fotoelétrico. Como a energia fornecida por um fóton está relacionada com a energia cinética do elétron emitido?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para explicar o efeito fotoelétrico e entender como a energia de um fóton está relacionada com a energia cinética do elétron que é emitido. Para resolver isso, vamos precisar falar sobre conceitos de física quântica, como fótons, elétrons, energia e como eles interagem.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o efeito fotoelétrico. Basicamente, é o fenômeno onde elétrons são emitidos de um material quando ele é iluminado com luz de certa frequência. É como se a luz “quisesse” arrancar elétrons do material.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre o que é um fóton. Um fóton é uma partícula de luz, ou seja, é a unidade mínima de energia luminosa. Cada fóton tem uma quantidade específica de energia que depende da frequência da luz. A fórmula para essa energia é:
onde
é a constante de Planck e
é a frequência da luz.
Passo 4
Quando um fóton atinge um elétron no material, ele transfere sua energia para o elétron. Se essa energia for suficiente para vencer a “força de ligação” que mantém o elétron no material, o elétron é emitido. A quantidade mínima de energia necessária para isso é chamada de função trabalho (
) do material.
Passo 5
A energia cinética (
) do elétron emitido é a energia que sobra do fóton depois de vencer a função trabalho. Ou seja:
Substituindo a energia do fóton:
Passo 6
Então, como a energia fornecida por um fóton está relacionada com a energia cinética do elétron emitido? Quanto maior a frequência (
) da luz (ou seja, quanto mais energética for a luz), maior será a energia do fóton. Isso significa que, se a frequência for alta o suficiente para superar a função trabalho (
), o elétron será emitido com uma maior energia cinética.
Resposta
O efeito fotoelétrico ocorre quando fótons de luz atingem um material e emitem elétrons. A energia do fóton, dada por
, precisa ser maior que a função trabalho (
) do material para que o elétron seja emitido. A energia cinética do elétron emitido é então
. Assim, a energia fornecida pelo fóton está diretamente relacionada �� energia cinética do elétron emitido, dependendo da frequência da luz utilizada.