O molibdênio metálico tem de absorver radiação com a frequência mínima de
antes que ele emita um elétron de sua superfície via efeito fotoelétrico.
(i) Qual é a energia mínima necessária para produzir esse efeito?
(ii) Qual comprimento de onda de radiação fornecerá um fóton com essa energia?
(iii) Se o molibdênio é irradiado com luz com comprimento de onda de 120 nm , qual é a possível energia cinética máxima dos elétrons emitidos?
(i) Qual é a energia mínima necessária para produzir esse efeito?
(ii) Qual comprimento de onda de radiação fornecerá um fóton com essa energia?
(iii) Se o molibdênio é irradiado com luz com comprimento de onda de 120 nm , qual é a possível energia cinética máxima dos elétrons emitidos?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício sobre efeito fotoelétrico, que é um tópico da física. O enunciado nos diz que o molibdênio metálico precisa absorver radiação com uma frequência mínima de
para que ele emita um elétron da sua superfície. Vamos precisar das fórmulas do efeito fotoelétrico e relacionamentos entre energia, frequência e comprimento de onda para resolver as três partes da questão.
Passo 2
(i) Qual é a energia mínima necessária para produzir esse efeito?
Para descobrir a energia mínima necessária para que o elétron seja ejetado, usamos a fórmula da energia de um fóton, que relaciona a energia (
) com a frequência (
):
Onde:
-
é a constante de Planck, aproximadamente -
é a frequência da radiação
Vamos calcular:
Para facilitar a interpretação, podemos converter essa energia para electronvolts (eV), sabendo que
:
Passo 3
(ii) Qual comprimento de onda de radiação fornecerá um fóton com essa energia?
Para encontrar o comprimento de onda (
) correspondente a essa energia, usamos a relação entre energia, comprimento de onda e a constante de Planck junto com a velocidade da luz (
):
Rearranjando para encontrar
:
Sabemos que:
-
-
-
(da parte (i))
Calculando:
Convertendo para nanômetros (nm):
Passo 4
(iii) Se o molibdênio é irradiado com luz com comprimento de onda de 120 nm, qual é a possível energia cinética máxima dos elétrons emitidos?
Primeiro, vamos encontrar a energia do fóton com
:
Convertendo 120 nm para metros:
Calculando:
Convertendo para electronvolts (eV):
A energia cinética máxima (
) dos elétrons emitidos é dada pela diferença entre a energia do fóton e a energia de ionização (
) calculada na parte (i):
Resposta
(i) A energia mínima necessária é aproximadamente
.
(ii) O comprimento de onda da radiação correspondente é cerca de
.
(iii) A energia cinética máxima dos elétrons emitidos é aproximadamente
.