Efeito fotoelétrico - Gabarito
Dúvidas pelo email: jdaraujo2@hotmail.com
01 - (ENEM-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.
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.
R – e
Comentários:
Contrariando a física clássica, baseada na agitação das moléculas do material
ao receber energia, o efeito fotoelétrico não depende da amplitude da radiação
incidente mas da freqüência do raio de
luz.
Devido a relação entre freqüência e comprimento de onda dado por λf = 3.108m/s, a energia cinética dos elétrons emitidos também está relacionada ao comprimento de onda da radiação incidente.
02 –(UFRGS) Selecione a alternativa que apresenta as palavras que
completam corretamente as lacunas, pela ordem, no seguinte texto relacionado
com o efeito fotoelétrico.
O efeito fotoelétrico, isto é, a emissão de .................... por
metais sob a ação da luz, é um experimento dentro de um contexto físico
extremamente rico, incluindo a oportunidade de pensar sobre o funcionamento do
equipamento que leva à evidência experimental relacionada com a emissão e a
energia dessas partículas, bem como a oportunidade de entender a inadequacidade
da visão clássica do fenômeno. Em 1905, ao analisar esse efeito, Einstein fez a
suposição revolucionária de que a luz, até então considerada como um fenômeno
ondulatório, poderia também ser concebida como constituída por conteúdos
energéticos que obedecem a uma distribuição .......................... , os
quanta de luz, mais tarde denominados ..................... .
a)
fótons - contínua -
fótons
b)
fótons - contínua -
elétrons
c)
elétrons - contínua -
fótons
d)
elétrons - discreta – elétrons
e)
elétrons
- discreta – fótons
R –e
03-(UFLA-MG)
A musica de Gilberto Gil fala do átomo, das partículas subatômicas e
algumas de suas características. Segundo a evolução dos modelos atômicos e os
conceitos de estrutura atômica, assinale a alternativa CORRETA.
a) O elétron possui carga negativa (–1,602.10-19C) e sua
massa e tão pequena que não pode ser medida.
b) Segundo Planck, a energia só
pode ser emitida ou absorvida pelos átomos em pacotinhos. Cada pacotinho contem
certa quantidade de energia.
c) Diferentemente dos elétrons e dos prótons, os nêutrons não possuem
carga e tem massa cerca de 10.000 vezes maior que a do próton.
d) De acordo com a física moderna, a radiação eletromagnética é uma
partícula e não uma onda.
R - b
Comentários:
a) Falsa --- a massa de um elétron
vale aproximadamente m=9,11.10-28g.
b) Correta --- veja
teoria
c) Falsa --- as
massas dos prótons e dos nêutrons são praticamente iguais.
d) Falsa --- existe
a dualidade onda- partícula.
04 - (UNIMONTES-MG) O efeito fotoelétrico ocorre quando uma radiação
eletromagnética, por exemplo a ultravioleta, incide sobre uma placa metálica,
provocando a emissão de elétrons por essa placa, como mostra a figura a seguir.
Esse efeito tem aplicações importantes em sistemas como alarmes,
portões eletrônicos, etc. O efeito fotoelétrico foi também utilizado por Bohr
para propor seus postulados. Relacionando tal efeito com o modelo atômico
proposto por Bohr, é INCORRETO
afirmar que:
a) o elétron deve receber uma energia mínima suficiente para sua
emissão da placa metálica.
b) a emissão de elétrons que estiverem mais próximos do núcleo requer
radiação mais energética.
c) a quantidade de energia, para
que ocorra o efeito fotoelétrico, é a mesma para qualquer metal.
d) a radiação absorvida, em parte, e convertida em energia cinética
pelo elétron que foi emitido.
R - c
Comentários: Para
que ocorre o efeito fotoelétrico é necessário que a energia da radiação
incidente seja maior que a energia de ligação do elétron ao átomo, que é característica de cada material.
05 - (UEL-PR-09)
I - A cor é uma característica somente da luz absorvida pelos objetos.
II - Um corpo negro ideal absorve toda a luz incidente, não refletindo
nenhuma onda eletromagnética.
III - A frequência de uma determinada cor (radiação eletromagnética) é
sempre a mesma.
IV - A luz ultravioleta tem energia maior do que a luz infravermelha.
Assinale a alternativa CORRETA.
a) Somente as afirmativas I e II são
corretas.
b) Somente as afirmativas I e III são corretas.
c) Somente as afirmativas II e IV são
corretas.
d) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas.
e) Somente as afirmativas II,
III e IV são corretas.
R – e
Comentários: A
afirmativa I está incorreta pois a cor que observamos ocorre devido à reflexão
da luz incidente no objeto.
06 - (UEL-PR) Alguns semicondutores emissores de luz, mais
conhecidos como LEDs, estão sendo introduzidos na sinalização de trânsito das
principais cidades do mundo. Isto se deve ao tempo de vida muito maior e ao
baixo consumo de energia elétrica dos LEDs
em comparação com as lâmpadas incandescentes, que têm sido utilizadas para esse
fim. A luz emitida por um semicondutor é proveniente de um processo físico,
onde um elétron excitado para a banda de condução do semicondutor decai para a
banda de valência, emitindo um fóton de energia E=hν. Nesta relação, h é a
constante de Planck, v é a freqüência da luz emitida (ν=c / λ, onde c é a
velocidade da luz e λ o seu comprimento de onda), e E equivale à diferença em
energia entre o fundo da banda de condução e o topo da banda de valência,
conhecida como energia de "gap" do semicondutor. Com base nessas
informações e no conhecimento sobre o espectro eletromagnético, é correto
afirmar:
a) A energia de "gap" de um semicondutor será maior quanto
maior for o comprimento de onda da luz emitida por ele.
b) Para que um semicondutor
emita luz verde, ele deve ter uma energia de "gap" maior que um
semicondutor que emite luz vermelha.
c) O semicondutor que emite luz vermelha tem uma energia de
"gap" cujo valor é intermediário às energias de "gap" dos
semicondutores que emitem luz verde e amarela.
d) A energia de "gap" de um semicondutor será menor quanto
menor for o comprimento de onda da luz emitida por ele.
e) O semicondutor emissor de luz amarela tem energia de "gap"
menor que o semicondutor emissor de luz vermelha.
R – b
Comentários: Quanto
maior a freqüência da luz incidente (menor comprimento de onda) maior será seu
nível energético facilitando a retirada de elétrons (emissão de luz)
--- a luz verde tema maior freqüência que a vermelha e
consequentemente cada fóton verde tem mais energia que cada fóton vermelho.
07 - (UFMG-MG) Em alguns laboratórios de pesquisa, são produzidas
antipartículas de partículas fundamentais da natureza. Cite-se, como exemplo, a
antipartícula do elétron - o pósitron -, que tem a mesma massa que o elétron e
carga de mesmo módulo, porém positiva. Quando um pósitron e um elétron
interagem, ambos podem desaparecer, produzindo dois fótons de mesma
energia. Esse fenômeno é chamado de aniquilação. Com base nessas
informações,
a) EXPLIQUE o que acontece com a massa do elétron e
com a do pósitron no processo de aniquilação. Considere que tanto o elétron
quanto o pósitron estão em repouso.
b) CALCULE a freqüência dos fótons produzidos no
processo de aniquilação.
Dado que a massa do elétron é 9,1.10-31kg,
a velocidade da luz no vácuo é 3.108m/s e a constante de Planck é
6,6.10-34J.s.
c) Identifique o tipo de onda correspondente a
freqüência calculada no item b.
Dica: utilize a figura do espectro eletromagnético.
Resposta:
a) As energias dos fótons que
surgiram foram obtidas através das massas do elétron e do pósitron que
desapareceram no processo de aniquilação.A relação entre massas e energias
foram previstas pela teoria da relatividade de Einstein na equação E=mC2,
onde m é a quantidade de massas convertidas em energia e C a velocidade da luz
no vácuo, de valor C=3,0.108ms.
b) A energia de um fóton (E) e a
sua frequência (f) estão relacionadas pela expressão E = h . f, em que h é a
constante de Planck --- igualando as energias dos dois fótons ao
equivalente em energia das massas das partículas aniquiladas (elétron e
pósitron) ---
Efótons = Emassas
equivalentes --- 2.(h.f) = 2.Melétron .C2
--- 6,6.10-34.f=9,1.10-31.(3.108)2
--- f=1,2.1020Hz
c) Pela tabela é o Raio X.
08)
(UFES) Sabendo que uma lâmpada de vapor de sódio emite preferencialmente luz na
cor laranja-amarelada, λ = 600 nm, pode-se afirmar que um fóton emitido por
essa lâmpada apresenta uma energia de
Dados: h = 6,6.10-34 J.s; c = 3 × 108 m/s; 1nm = 10-9m
a) 1,1 .10-39
J.
b) 2,2.10-29
c) 3,3 .10-19 J.
d) 4,4 .10-9
J. e) 5,5 .1019
J
R - c
Resolução:
E=λf --- c=λf ---
E=h.c/λ=6,6.10-34.3.108/600.10-9
--- E=3,3.10-19J
09) A função
trabalho, W, para o tungstênio vale aproximadamente 4,0 eV. O maior valor do
comprimento de onda para que ocorra o efeito fotoelétrico nesse metal é, em
metros: (h = 4,0.10-15eV .s
c = 3.108 m/s , Dica Ec = hf - τ )
a)
1,2. 10-8
b)
4,0.10-7
c) 3,0.10-7
d)
3,0.10-6
R - c
Resolução:
O maior valor de λ ocorre quando
a freqüência é mínima: fmin = W/h = 4 / 4.10-15= 1.1015Hz.
O comprimento de onda
correspondente é
c=λf --- 3.108
= λ . 1.1015 --- λ = 3.10-7
m
10)
(UEPB-PB) A descoberta do efeito fotoelétrico e sua explicação pelo físico
Albert Einstein, em 1905, teve grande importância para a compreensão mais
profunda da natureza da luz. No efeito fotoelétrico, os fotoelétrons são
emitidos, de um cátodo C, com
energia cinética que depende da freqüência da luz incidente
e são coletados pelo ânodo A, formando a corrente I mostrada. Atualmente,
alguns aparelhos funcionam com base nesse efeito e um exemplo muito comum é a
fotocélula utilizada na construção de circuitos elétricos para ligar/desligar
as lâmpadas dos postes de rua. Considere que em um circuito foi construído
conforme a figura e que o cátodo é feito de um material com função trabalho W=
3,0 eV (elétron-volt). Se um feixe de luz incide sobre C,
então o valor de freqüência f da luz para que sejam,
sem qualquer outro efeito, emitidos fotoelétrons com energia cinética máxima Ec
= 3,6 eV, em hertz, vale:
Dados: h = 6,6.10-34J.s --- 1 eV =
1,6.10-19J
a) 1,6.1015.
b) 3,0.1015.
c) 3,6.1015.
d) 6,6.1015.
e) 3,2.1015.
R- a
Resolução:
Ecmáx=h.f
– W --- 3,6.1,6.10-19=6,6.10-34.f – 3.1,6.10-19
--- 5,76.10-19=6,6.10-34f --- f=1,6.1015
Hz
Assista o vídeo sobre o
Efeito Fotoelétrico
