Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 38.Exercícios - Ex. 18
38.18. O diagrama de níveis de energia para o elemento hipotético sears-zemankium é indicado na Figura 38.36. A energia potencial é igual a zero quando a distância entre o elétron e o núcleo é infinita. A) Qual é a energia necessária (em elétron-volt) para ionizar um elétron a partir do nível fundamental? B) Um fóton de é absorvido pelo átomo de sears-zemaskium em seu nível fundamental. Quando o átomo retorna para o seu nível fundamental, quais são as energias possíveis para os fótons emitidos? C) O que ocorreria se um fóton de 8 eV colidisse com um átomo de sears-zemankium em seu nível fundamental? Por quê? D) Fótons emitidos por um átomo de sears-zemankium nas transições e produzem fotoelétrons quando incidem sobre um metal desconhecido: porém, os fótons emitidos na transição não produzem fotoelétrons. Qual é o intervalo de valores possíveis (o valor máximo e o mínimo) para a função trabalho desse metal desconhecido?
Passo 1
Vamos começar pelo item (a). Para o átomo ser ionizado sua energia tem que ser , e a energia no seu nível fundamental, como mostra a figura é . Então a energia é
Essa é a energia necessária para ionizar o átomo.
Passo 2
Agora vamos para o item (b). Bom, existem várias possibilidades para o átomo retornar ao seu nível fundamental. Temos os caminhos
Agora se o átomo for para o nível 3, podem ocorrer as seguintes transições
Já se o átomo for para o nível 2, temos
Então, compilando tudo isso, as possibilidades são : .
Passo 3
Item (c).
Se um fóton de colidisse com o átomo, ele não poderia ser absorvido, não tem nem um nível de energia de acima do nível fundamental.
Passo 4
Bom, a energia dos fótons nas transições e são e respectivamente. E para transição é .
A função trabalho tem que ser maior do que a energia quando não produzem fotoelétrons porém menor do que quando produz, então a função tem que estar em algum lugar entre e .
Resposta
- Não seria absorvido.
- Entre e .