A partir da equação do efeito fotoelétrico obtido por Einstein:
a) Explique como determinar a frequência mínima (comprimento de onda máximo) para ocorrer o efeito fotoelétrico, em seguida preencha as
e
colunas da tabela abaixo para cada material;
a) Explique como determinar a frequência mínima (comprimento de onda máximo) para ocorrer o efeito fotoelétrico, em seguida preencha as
Passo 1
Vamos lá! Primeiro, o enunciado pede para a gente determinar a frequência mínima (ou o comprimento de onda máximo) necessário para que ocorra o efeito fotoelétrico em diferentes materiais. Estamos trabalhando com a teoria do efeito fotoelétrico de Einstein, que faz parte da física quântica. Para resolver isso, vamos precisar entender a relação entre energia, frequência e comprimento de onda da luz.
Passo 2
A equação de Einstein para o efeito fotoelétrico é:
Aqui:
-
é a energia do fóton. -
é a constante de Planck ( ). -
é a frequência da luz. -
é a função trabalho do material (energia mínima necessária para ejetar um elétron). -
é a energia cinética do elétron ejetado.
Passo 3
Queremos encontrar a frequência mínima (
) para que o efeito fotoelétrico ocorra. Isso acontece quando a energia cinética (
) do elétron é zero, ou seja, toda a energia do fóton é usada para vencer a função trabalho:
Passo 4
Para encontrar a frequência mínima, isolamos
:
Isso nos dá a menor frequência de luz que pode causar a ejeção de elétrons do material.
Passo 5
Como o comprimento de onda (
) está relacionado à frequência pela equação
, onde
é a velocidade da luz (
), podemos encontrar o comprimento de onda máximo (
) correspondente à frequência mínima:
Resposta
Para determinar a frequência mínima necessária para o efeito fotoelétrico, usamos a fórmula:
E o comprimento de onda máximo correspondente é:
Preencha as colunas 3ª e 4ª da tabela com esses valores para cada material, utilizando a função trabalho específica (
) de cada um.
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Qual a energia, frequência e comprimento de onda dos fótons emitidos para uma transição do nível
para o nível
nestes átomos? Em que regiões do espectro eletromagnético eles se encontram?
Para se ionizar a grande maioria das moléculas/átomos, são necessárias energias da ordem de dezenas de elétron-volts. Supondo que na interação de um fóton com moléculas/átomos toda a energia do primeiro seja absorvida, determine quais regiões do espectro eletromagnético são de radiações ionizantes, isto é, cujos fótons têm energia suficiente para ionizar as moléculas/átomos.
Determine a região do espectro eletromagnético em que está localizada a frequência mínima (comprimento de onda máxima) de cada material para que se observe o efeito fotoelétrico e preencha a última coluna.
Material |
|
|
|
Região do E.E. |
---|---|---|---|---|
Na | 2,28 | |||
Al | 4,08 | |||
Se | 5,11 | |||
Pt | 6,35 |
Calcule os raios das órbitas e energias permitidas nos níveis
e
nos átomos
e
;