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.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre o efeito fotoelétrico! O enunciado nos dá a intensidade da luz
, a frequência da luz
, a área da placa de ferro
, e a frequência de corte
que é menor que
. Também temos a constante de Planck
, a carga elementar
e a eficiência quântica
. Nosso objetivo é encontrar a corrente de saturação observada nesse experimento.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a eficiência quântica
. Ela é definida como a razão entre o número de fotoelétrons emitidos (
) e o número de fótons incidentes (
):
Passo 3
Agora, precisamos relacionar a intensidade da luz
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:
Então, o número de fótons por segundo que incidem na área
é:
Passo 4
Usando a eficiência quântica, podemos encontrar o número de fotoelétrons emitidos por segundo:
Passo 5
A corrente elétrica está relacionada ao número de elétrons que passam por um ponto por segundo. Cada elétron tem uma carga
, então a corrente de saturação
é:
Resposta
A corrente de saturação observada é:
Exercícios relacionados
Uma correção para o modelo atômico de Bohr para o átomo de hidrogênio é considerar que o núcleo, de massa
, e o elétron, de massa
, 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:
, constante de Planck:
, permissividade elétrica do vácuo:
.
No modelo de Bohr, a energia necessária para excitar o elétron do estado fundamental no hidrogênio para o segundo estado excitado é
. Determine a energia de ionização necessária para retirar o elétron restante do íon berilio
.
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)
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.