Eletricidade - Aula 36 (continuação)

Exercícios de Revisão

 
Revisão/Ex 1:
(ITA)
Incide-se luz num material fotoelétrico e não se observa a emissão de elétrons. Para que ocorra a emissão de elétrons do mesmo material basta que se aumente(m):

a) a intensidade da luz. 
b) a frequência da luz
c) o comprimento de onda da luz.
d) a intensidade e a frequência da luz.
e) a intensidade e o comprimento de onda da luz. 

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Revisão/Ex 2:
(MEC)
O efeito fotoelétrico contrariou as previsões teóricas da física clássica porque mostrou que a energia cinética máxima dos elétrons, emitidos por uma placa metálica iluminada, depende:

a) exclusivamente da amplitude da radiação incidente.
b) da frequência e não do comprimento de onda da radiação incidente.
c) da amplitude e não do comprimento de onda da radiação incidente.
d) do comprimento de onda e não da frequência da radiação incidente.
e) da frequência e não da amplitude da radiação incidente.

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Revisão/Ex 3:
(CEFET-MG)
No efeito fotoelétrico, elétrons são retirados de uma superfície metálica por meio de colisões com fótons incidentes. A energia __________ com que saem os fotoelétrons é _______ à energia dos fótons menos a energia que os prende na superfície do metal, denominada função ____________.

A opção que preenche corretamente a sequencia de lacunas é

a) cinética, igual, trabalho.
b) elétrica, menor que, elétrica.
c) cinética, menor que, trabalho.
d) luminosa, maior que, potência.
e) potencial, equivalente, potência.

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Revisão/Ex 4:

(Fuvest-SP)

Em um laboratório de física, estudantes fazem um experimento em que radiação eletromagnética de comprimento de onda λ = 300 nm incide em uma placa de sódio, provocando a emissão de elétrons. Os elétrons escapam da placa com energia cinética máxima E_C = E - W, sendo E a energia de um fóton da radiação e W a energia mínima necessária para extrair um elétron da placa. A energia de cada fóton é E = h.f, sendo h a constante de Planck e f a frequência da radiação. 

Determine:

a) a frequência f da radiação incidente na placa de sódio;

b) a energia E de um fóton dessa radiação;

c) a energia cinética máxima E_C de um elétron que escapa da placa de sódio;

d) a frequência f₀ da radiação eletromagnética, abaixo da qual é impossível
haver emissão de elétrons da placa de sódio.

Note e adote:
Velocidade da radiação eletromagnética: c = 3,0.10⁸ m/s
1 nm = 10^-9 m
h = 4.10^-15 eV.s
W (sódio) = 2,3 eV
1 eV = 1,6.10^-19 J

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b
Desafio: 

Uma superfície de potássio é iluminada com luz de comprimento de onda 300 nm. A função trabalho do potássio é igual a 2,24 eV. Determine:

a) a energia cinética máxima para os fotoelétrons emitidos;
b) o comprimento de onda de corte.

Dados:
 
constante de Planck: 
h = 4,14.10^-15 eV.s.
velocidade de propagação da radiação eletromagnética no vácuo:
c = 3,0.10⁸ m/s

A resolução será publicada no próximo sábado.

Resolução do desafio anterior:

A chamada  equação fotoelétrica de Einstein é dada por:

E_c = hf – Φ

E_c é a energia cinética máxima que o elétron adquire ao ser extraído do metal. Φ é a quantidade mínima de energia que um elétron necessita receber para ser extraído do metal. É denominada função trabalho, sendo uma característica do metal.
h é a constante de Planck
f é a frequência da radiação incidente no metal.

O gráfico de E_c em função de f é mostrado abaixo. A frequência f₀ é chamada frequência de corte.

Responda:

a) O que é a frequência de corte f₀ e como pode ser calculada?

b) O que representa o coeficiente angular da reta? E o coeficiente linear?

c)  A frase, a seguir, está certa ou errada? Abaixo da frequência de corte f₀ pode haver emissão de elétrons se aumentarmos convenientemente a intensidade da radiação incidente.

Resolução:

a) A frequência de corte f0 é o valor mínimo da frequência f da radiação incidente, a partir do qual os elétrons são extraídos. Corresponde a E_C = 0, sendo dado porxf0x=xΦ/h.
 

b) Comparando a equação fotoelétrica de Einstein com a equação da reta 

y = ax + b, concluímos que o coeficiente angular da reta é a constante de Planck h e o coeficiente linear é a função trabalho com sinal trocado: -Φ
 

c) Abaixo de f0 não há emissão de elétrons, independentemente da intensidade da radiação incidente.
 

A frase proposta está errada.