Suponha que você esteja desenvolvendo um detector de radiação para ser usado em uma espaçonave e decida usar uma fina camada de potássio metálico para detectar certas faixas de radiação eletromagnética. Você precisa fazer algumas estimativas das propriedades físicas envolvidas. A velocidade de um elétron emitido da superfície de uma amostra de potássio por um fóton é de
.
(a) Qual é a energia cinética do elétron ejetado?
(b) A função trabalho (energia de ligação) do potássio é
. Qual é o comprimento de onda em nm da radiação que causou a fotoejeção do elétron?
© Qual é o maior comprimento de onda em nm da radiação eletromagnética que poderia ejetar elétrons do potássio?
(a) Qual é a energia cinética do elétron ejetado?
(b) A função trabalho (energia de ligação) do potássio é
© Qual é o maior comprimento de onda em nm da radiação eletromagnética que poderia ejetar elétrons do potássio?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo. Você está trabalhando num detector de radiação usando potássio metálico e quer calcular algumas propriedades físicas relacionadas à emissão de elétrons quando a radiação atinge o potássio. A parte (a) da questão quer saber qual é a energia cinética do elétron que foi ejetado quando ele é bombardeado por um fóton. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula da energia cinética e entender um pouquinho sobre partículas subatômicas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula da energia cinética. A energia cinética (Eₖ) de um objeto em movimento é dada por:
Aqui, m é a massa do objeto e v é a velocidade com que ele está se movendo. No nosso caso, o objeto é um elétron.
Passo 3
Agora, vamos identificar os valores que temos:
- A velocidade do elétron (v) é
. - A massa do elétron (m) é aproximadamente
.
Vamos substituir esses valores na fórmula da energia cinética:
Passo 4
Vamos calcular o valor dentro do parênteses primeiro:
Agora, multiplicamos pela massa e pela metade:
Passo 5
Geralmente, na física de partículas e fenômenos atômicos, trabalhamos com a energia em elétron-volts (eV) em vez de joules (J). Sabemos que
. Então, para converter a energia cinética para eV:
Resposta
A energia cinética do elétron ejetado é aproximadamente 1,27 eV.