Exercícios de Fótons e Efeito Fotoelétrico - Lista de Exercícios Resolvida

Examine as seguintes informações sobre a radiação eletromagnética e decida se elas são verdadeiras ou falsas. Se forem falsas, corrija-as.

1. Fótóns de radiação ultravioleta tem menos energia do que fótons de radiação infravermelha.
2. A energia cinética de um elétron emitido por uma superfície metálica irradiada com luz ultravioleta é independente da frequência da radiação.
3. A energia de um fóton é inversamente proporcional ao comprimento de onda da radiação.

A temperatura do ferro derretido pode ser estimada pela lei de Wien. Se o ponto de fusão do ferro é 1540°C, qual será o comprimento de onda (em nanômetros) que corresponde à intensidade máxima da radiação quando uma peça de ferro funde?

A cor azul do céu se deve ao espalhamento da luz do sol por um dos componentes do ar ou O2. A luz azul tem frequência de cerca de 7,2.1014 Hz. (a) Calcule o comprimento de onda (em nm) associado com esta radiação. (b) Calcule a energia (em J) de um único fóton associado a essa frequência.

Um laser produz uma radiação de comprimento de onda = 633 nm em pulsos de duração 1,3.10-9 s. Se o laser produz 0,376 J de energia por pulso, quantos fótons são produzidos em cada pulso? Calcule a potência do laser por pulso.

O molibdênio metálico tem de absorver radiação com frequência mínima de 1,09.1015 s-1 antes que ele emita um elétron de sua superfície via efeito fotoelétrico.

1. Calcule a energia mínima para retirar 1 mol de elétrons de uma placa de molibdênio metálico.
2. Calcule o comprimento de onda associado a radiação. Em que região do espectro eletromagnética esta radiação é encontrada?

Qual a energia cinética dos elétrons ejetados se uma luz de frequência 2,0.1015 s-1 é usada para irradiar o magnésio metálico?

Dado: função trabalho do magnésio: 3,68 eV.

Uma estrela pode ser considerada um corpo-negro, logo, podemos usar as aproximações do corpo-negro para medir sua temperatura. A intensidade máxima de radiação solar ocorre a 490 nm. Qual é a temperatura da atmosfera do Sol?

Calcule a diferença de energia (em J) entre um fóton com e um fóton com .

Consome-se 208,4 kJ para remover um mol de elétrons de átomos na superfície do rubídio metálico. Se o Rb é irradiado com luz de comprimento de onda 254 nm, qual a energia cinética máxima que os elétons ejetados devem ter?

A velocidade de um elétron emitido pela superfície de uma amostra de potássio pela ação de um fóton é 668 km.s-1.

1. Qual é a energia cinética do elétron ejetado?
2. Qual é o comprimento de onda da radiação que provocou a fotoejeção do elétron?
3. Qual é o comprimento de onda mais longo de radiação eletromagnética capaz de ejetar elétrons do potássio.

A função de trabalho do potássio é 2,29 eV.

A retina do olho humano pode detectar luz quando a energia radiante incidente sobre ela é de pelo menos 4,0.1011 J. Quantos fótons luz de 585 nm esta energia corresponde?

Qual é (a) a energia de um fóton de luz azul de frequência 6,4.1014 Hz; (b) a energia por mol de fótons da mesma frequência?

3. A função de trabalho do metal Crômio (Cr) é . Qual o comprimento de onda da luz que deve ser usada para provocar a emissão de elétrons com velocidade de ?

Usando o modelo da partícula na caixa unidimensional calcule o comprimento de onda da luz absorvida associado à transição eletrônica de menor energia possível para molécula de octatetraeno (CH2=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH2). Considere que cada átomo de carbono contribui com um elétron para as ligações duplas, cada nível energético pode ser ocupado.

1. Considere um elétron se movendo à velocidade de .

b) Considerando uma incerteza na determinação da velocidade de 5%, determine a maior precisão com que o elétron pode ser localizado.

1. Considere uma lâmpada de hidrogênio.

a. Calcule os comprimentos de onda das quatros linhas visíveis de uma lâmpada de hidrogênio

b. Verifique quais delas poderiam ser utilizadas para produzir o efeito fotoelétrico numa superfície metálica com função de trabalho .

c. Calcule o comprimento de onda de De Broglie associado aos elétrons ejetados devido aos fótons que são capazes de provocar o efeito foto elétrico.

2. Um laser verde (, potência ) incide sobre uma superfície de sódio metálico (função trabalho do , ). Considere que cada fóton ejeta um elétron.

a) Determine a energia cinética (em ) e o comprimento de onda de De Broglie (em ) dos fotoelétrons emitidos.

b) Dada que a velocidade dos fotoelétrons foi determinada com uma precisão de , qual a precisão máxima com que a posição destes fotoelétrons pode ser determinada?

c) Suponha que a superfície do passou a ser iluminada por um laser azul (, potência de ). Compare as correntes fotoelétricas obtidas com cada fonte luminosa e comente os resultados.