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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