Depois de um intervalo de tempo
após luz de comprimento de onda
começar a incidir sobre uma placa metálica, surge um campo elétrico em um ponto muito próximo da placa e longe das bordas. Sendo
a eficiência quântica,
a potência da fonte,
a carga elementar,
a permissividade elétrica do vácuo,
a constante de Planck,
a velocidade da luz e
a área da placa, determine o módulo do campo elétrico.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma placa metálica que está sendo iluminada com luz de comprimento de onda
e potência
. Depois de um tempinho
, aparece um campo elétrico bem pertinho da placa, longe das bordas. Queremos descobrir o tamanho desse campo elétrico. Para isso, vamos usar conceitos do efeito fotoelétrico e eletricidade básica. Vamos precisar das constantes que foram fornecidas: eficiência quântica
, carga elementar
, permissividade do vácuo
, constante de Planck
, velocidade da luz
, e a área da placa
.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia de um fóton de luz com comprimento de onda
. A energia de um fóton é dada por:
Aqui,
é a constante de Planck e
é a velocidade da luz.
Passo 3
Agora, queremos saber quantos fótons estão chegando na placa por segundo. Sabemos que a potência
é a energia por unidade de tempo, então o número de fótons por segundo é:
Passo 4
Nem todo fóton que chega consegue ejetar um elétron da placa. A eficiência quântica
nos diz a fração de fótons que realmente liberam elétrons. Então, o número de elétrons ejetados por segundo é:
Passo 5
Cada elétron tem uma carga
. Então, a corrente elétrica
gerada pela emissão desses elétrons é:
Passo 6
Agora, queremos relacionar essa corrente ao campo elétrico
. Sabemos que a corrente é distribuída por uma área
da placa e que o campo elétrico no vácuo está relacionado com a corrente através da permissividade elétrica
. A relação é:
Resposta
Portanto, o módulo do campo elétrico é:
Exercícios relacionados
Quando fótons de comprimento de onda 2920 Å atingem a superficie de um metal
, os fotoelétrons emitidos possuem energia cinética máxima
, em eV , e comprimento de onda de De Broglie mínimo
. Quando fótons de comprimento de onda
atingem a superficie de um metal
, os fotoelétrons emitidos possuem energia cinética máxima
(
) eV e comprimento de onda de De Broglie mínimo
. Determine:
a) As funções trabalho de cada metal, A e B;
b) .
a) As funções trabalho de cada metal, A e B;
b)
Luz de intensidade
e frequência
incide sobre uma placa de ferro de área
e frequência de corte
. Sendo
a constante de Planck,
a carga elementar e a eficiência quântica do processo
, determine a corrente de saturação observada neste experimento de efeito fotoelétrico. A eficiência quântica é a razão entre o número de fotoelétrons emitidos e o número de fótons incidentes.
Luz de comprimento de onda
incide sobre uma placa metálica de função trabalho
. Os fotoelétrons emitidos perpendicularmente à placa percorrem um arco circular de raio
devido à presença de um campo magnético uniforme paralelo à placa e voltam ao metal. Determine a intensidade do campo magnético uniforme. Dados: constante de Planck:
, velocidade da luz:
, carga elementar:
, massa do elétron:
.
Luz monocromática de comprimento de onda
incide numa esfera metálica neutra de raio
. O comprimento de onda de corte é
. Determine o número de fotoelétrons que serão emitidos antes que essa emissão cesse. A permissividade elétrica do vácuo é
, a constante de Planck
, a carga elementar
e a velocidade da luz no vácuo
.