Os postes de iluminação pública contem lâmpadas ligadas a um circuito que possui uma célula fotossensível. Ao anoitecer, a corrente produzida pelo efeito fotoelétrico é encerrada, acionando outro circuito que irá acender as luzes que iluminarão as ruas. Considerando que a luz ultravioleta provoque na célula fotossensível o efeito fotoelétrico e que tenha uma frequência , determine: a) valor da energia de cada fóton em Joules; b) Se o trabalho ( ) necessário para arrancar o elétron da célula fotossensível é de , encontre o valor da energia cinética com que o elétron foi ejetado.

Passo 1

Beleza, vamos destrinchar essa questão juntos! A gente está falando sobre o efeito fotoelétrico, que é quando a luz atinge um material e faz com que elétrons sejam ejetados dele. No caso, temos luz ultravioleta com frequência . Precisamos resolver duas partes:
a) Encontrar a energia de cada fóton dessa luz em Joules.
b) Sabendo que o trabalho necessário para arrancar um elétron da célula fotossensível é , descobrir a energia cinética com que o elétron foi ejetado.
Para isso, vamos usar as fórmulas da física quântica relacionadas ao efeito fotoelétrico.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a energia de cada fóton da luz ultravioleta. A energia de um fóton ( ) pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
  • é a constante de Planck ( ),
  • é a frequência da luz.

Passo 3

Substituindo os valores na fórmula:
Lembrando que , assim a unidade de energia ficará em Joules.

Passo 4

Realizando o cálculo:
Podemos arredondar para:

Passo 5

Agora, vamos para a parte b). A energia cinética ( ) do elétron ejetado pode ser encontrada pela diferença entre a energia do fóton ( ) e o trabalho de extração ( ):
Onde:
  • .

Passo 6

Substituindo os valores na fórmula:

Resposta

a) A energia de cada fóton é aproximadamente .
b) A energia cinética com que o elétron foi ejetado é .

Exercícios relacionados

O que acontece com o fluxo elétrico líquido que passa por uma superfície esférica quanto a carga no interior da esfera é dobrada?
o fluxo não se altera.
o fluxo dobra.
o fluxo aumenta por um fator de 4 . o fluxo cai pela metade. o fluxo aumenta por um fator de 3 .
Qual o comprimento de onda de de Broglie de um elétron que tem energia cinética de 120 eV ?
Uma carga é colocada no interior de uma esfera de raio . O que acontece com o fluxo elétrico quando a esfera é trocada por um cubo de lado .
O fluxo muda por um fator de .
O fluxo muda por um fator de .
O fluxo muda por um fator de . o fluxo não muda.
O fluxo muda por um fator de .
Linhas de campo elétrico começam em cargas positivas ou no infinito. no meio do caminho entre as cargas positivas e o infinito. no ponto equidistante das cargas positivas e negativas. em cargas negativas ou no infinito. no infinito e terminam nas cargas positivas.