Uma superfície metálica é iluminada por uma luz de frequência
. Sabe-se que a energia dos elétrons ejetados é de
. Quantos elétrons são ejetados por segundo, considerando que a potência da luz incidente é de 2,0 mW ?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente está lidando com o efeito fotoelétrico, que estuda como a luz pode ejetar elétrons de uma superfície metálica. O enunciado nos dá a frequência da luz, a energia dos elétrons que foram ejetados e a potência da luz incidente. Para resolver, vamos precisar das fórmulas da energia de um fóton e da relação entre energia, potência e tempo.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia de cada fóton da luz que está iluminando a superfície. A energia de um fóton é dada pela fórmula:
Onde:
-
é a energia do fóton. -
é a constante de Planck, que vale aproximadamente . -
é a frequência da luz.
Substituindo os valores:
Passo 3
A energia dos elétrons que foram ejetados está dada em elétron-volts (eV). Para facilitar os cálculos, vamos converter essa energia para Joules (J). Sabemos que:
Então,
Passo 4
A potência da luz incidente é a quantidade de energia que chega por segundo, dada por
. Vamos converter isso para Joules por segundo (J/s):
Passo 5
Para encontrar o número de elétrons ejetados por segundo, vamos dividir a potência total pela energia de cada elétron:
Substituindo os valores:
Resposta
Aproximadamente
elétrons são ejetados por segundo.