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A frequência estabelece o limiar

12.º anoPercurso edumaterial

O que vais aprender

  • Explicar o efeito fotoelétrico com energia de fotões.

Compreender

Cada fotão transporta energia E=hf. No modelo ideal, um eletrão pode absorver um fotão e a energia cinética máxima do eletrão emitido é K_máx=E−W=1,0 eV. A função de trabalho W é o mínimo para remover o eletrão da superfície. Se a energia do fotão fosse 1,5 eV, abaixo de W, aumentar apenas o número de fotões não criaria emissão fotoelétrica pelo mecanismo de um fotão, nas condições habituais do modelo.

Acima do limiar, maior intensidade da luz à mesma frequência significa mais fotões por unidade de tempo e pode aumentar o número de eletrões emitidos, mas não o K_máx de cada um. Alterar a frequência altera a energia por fotão. Superfícies reais podem ter distribuição de energias e perdas, por isso o valor calculado é máximo idealizado. A unidade eV é energia, não tensão.

Exemplo resolvido

Num metal idealizado com função de trabalho de 2,5 eV, incidem fotões de energia 4,0 eV. Qual é a energia cinética máxima dos eletrões emitidos?

  1. Comparamos a energia do fotão com o limiar: 4,0 eV supera 2,5 eV, portanto há energia disponível após a emissão no modelo.
  2. Aplicamos a relação K_máx=E_fotão−W=4,0−2,5=1,5 eV.
  3. O valor é um máximo idealizado por eletrão; aumentar apenas a quantidade de fotões com a mesma energia não eleva esse máximo.

A energia cinética máxima calculada é 1,5 eV.

Atenção ao erro

Luz mais intensa dá sempre eletrões emitidos com maior energia máxima.

Luz de duas frequências incide em metal; só a de maior frequência liberta eletrões.
Explicar o efeito fotoelétrico com energia de fotões.

Verifica agora

  1. Ver a ilustração

    Retoma o caso da explicação: Qual o K_máx para 3,0 eV?

    Ver solução explicada

    Resposta: 3,0−2,0=1,0 eV.

    Subtrai a função de trabalho.

  2. Ver a ilustração

    Retoma o caso da explicação: Fotões de 1,5 eV emitem eletrões neste modelo?

    Ver solução explicada

    Resposta: Não, porque 1,5<2,0 eV.

    Aplica o limiar energético.

  3. Ver a ilustração

    Duplicar intensidade com mesma frequência altera K_máx?

    Ver solução explicada

    Resposta: Não; aumenta o fluxo de fotões, não a energia de cada um.

    Separa intensidade e frequência.

  4. Ver a ilustração

    Que alteração aumenta a energia de cada fotão?

    Ver solução explicada

    Resposta: Aumentar a frequência, pois E=hf.

    Relaciona frequência e energia.

Alinhamento curricular e fontes

  • Física moderna — 12.º ano, página 9. Objetivo oficial parafraseado: Explicar o efeito fotoelétrico com energia de fotões.. O exemplo, a sequência e os exercícios são editoriais. · Aprendizagens Essenciais · fisica-pt · 12-ano