Luz de intensidade I e frequência f incide sobre uma placa de ferro de área A e frequência de corte f0. Sendo h a constante de Planck, e a carga elementar e a eficiência quântica do processo eta, 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.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre o efeito fotoelétrico! O enunciado nos dá a intensidade da luz I, a frequência da luz f, a área da placa de ferro A, e a frequência de corte f0 que é menor que f. Também temos a constante de Planck h, a carga elementar e e a eficiência quântica eta. Nosso objetivo é encontrar a corrente de saturação observada nesse experimento.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a eficiência quântica eta. Ela é definida como a razão entre o número de fotoelétrons emitidos ( Ne) e o número de fótons incidentes ( Nfótonsó):
eta = NeNfótons ó

Passo 3

Agora, precisamos relacionar a intensidade da luz I com o número de fótons incidentes. A intensidade da luz é a energia por unidade de tempo e por unidade de área. A energia de um único fóton é dada por:
Efóton = h f ó
Então, o número de fótons por segundo que incidem na área A é:
Nfótons = I Ah f ó

Passo 4

Usando a eficiência quântica, podemos encontrar o número de fotoelétrons emitidos por segundo:
Ne = eta cdot Nfótons = eta cdot I Ah f ó

Passo 5

A corrente elétrica está relacionada ao número de elétrons que passam por um ponto por segundo. Cada elétron tem uma carga e, então a corrente de saturação Isat é:
Isat = Ne cdot e = eta cdot I Ah f cdot e

Resposta

A corrente de saturação observada é:
Isat = eta cdot I A eh f

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Uma correção para o modelo atômico de Bohr para o átomo de hidrogênio é considerar que o núcleo, de massa M, e o elétron, de massa m, formam um binário ao invés de considerar que o núcleo está fixo e apenas o elétron percorre uma orbita circular. Determine os níveis de energia para esse modelo. Dados: carga elementar: e, constante de Planck: h, permissividade elétrica do vácuo: varepsilon0.
No modelo de Bohr, a energia necessária para excitar o elétron do estado fundamental no hidrogênio para o segundo estado excitado é E. Determine a energia de ionização necessária para retirar o elétron restante do íon berilio B e^3+.
Quando fótons de comprimento de onda 2920 Å atingem a superficie de um metal A, os fotoelétrons emitidos possuem energia cinética máxima k1, em eV , e comprimento de onda de De Broglie mínimo lambda. Quando fótons de comprimento de onda 2640 AA atingem a superficie de um metal B, os fotoelétrons emitidos possuem energia cinética máxima k2= ( k1-1,5 ) eV e comprimento de onda de De Broglie mínimo 2 lambda. Determine:
a) As funções trabalho de cada metal, A e B;
b) k1.
Depois de um intervalo de tempo De após luz de comprimento de onda lambda começar a incidir sobre uma placa metálica, surge um campo elétrico em um ponto muito próximo da placa e longe das bordas. Sendo eta a eficiência quântica, P a potência da fonte, e a carga elementar, varepsilon0 a permissividade elétrica do vácuo, h a constante de Planck, c a velocidade da luz e A a área da placa, determine o módulo do campo elétrico.