Um feixe de laser de intensidade incide sobre a superfície de uma placa de sódio de função trabalho . Assumindo que um elétron está confinado em uma órbita de , calcule o tempo que o elétron demoraria para ser ejetado, classicamente.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um feixe de laser com intensidade de incidindo sobre uma placa de sódio que tem uma função trabalho ( ) de . Além disso, um elétron está preso em uma órbita de . Nosso objetivo é calcular, de forma clássica, quanto tempo esse elétron leva para ser ejetado da placa. Para isso, vamos precisar entender conceitos de intensidade de luz, função trabalho e energia fornecida pelo laser ao elétron.

Passo 2

Primeiro, precisamos converter a função trabalho de elétron da unidade de elétron-volt (eV) para joules (J), já que as unidades de potência (W) estão em joules por segundo. Sabemos que:
Então, a função trabalho em joules será:

Passo 3

Agora, vamos entender a intensidade do laser. A intensidade ( ) é a potência por unidade de área:
Onde é a potência e é a área sobre a qual o laser está incidindo. Queremos encontrar a potência recebida pelo elétron.

Passo 4

Para encontrar a área que o elétron “vê”, consideramos a área de sua órbita circular:
Com :

Passo 5

Agora, calculamos a potência recebida pelo elétron usando a intensidade do laser:
Isso significa que o elétron está recebendo uma potência de do laser.

Passo 6

Para encontrar o tempo ( ) necessário para que o elétron receba a energia suficiente para ser ejetado, usamos a relação:
Onde é a energia necessária para ejetar o elétron, que é a função trabalho ( ).

Passo 7

Substituindo os valores que já encontramos:

Resposta

O elétron demoraria aproximadamente para ser ejetado da placa de sódio.

Exercícios relacionados

Sobre o efeito fotoelétrico, marque V ou F:
( ) Cada fóton possui energia proporcional à sua frequência na forma .
( ) Existe uma frequência limiar , para qualquer frequência abaixo de não há efeito fotoelétrico.
( ) A energia cinética dos fotoelétrons independe da intensidade da luz.
( ) A intensidade da corrente é diretamente proporcional à intensidade da luz incidente.
( ) Luz com comprimento de onda pequeno, porém acima do comprimento de onda de corte, emite fotoelétron com alta energia cinética.
Se , encontre o valor de no ponto onde .
1
Uma partícula de massa está presa numa órbita circular sob a ação do potencial , com e constantes. Calcule os níveis de energia dessa partícula e os raios permitidos.
Um elétron no estado fundamental de um átomo de Hidrogênio foi excitado por um fóton de energia . Para qual nível de energia o elétron foi excitado?