rema soluçao

F´ISICA MODERNA I
Roteiro para Revis˜ ao II - TUDO FOI RESOLVIDO!
Labor omnia vincit1 .
Virglio, Ge´ orgicas, I, 145
1. Efeito Fotoel´etrico. Indique quais os aspectos do efeito fotoel´etrico que n˜ao podem ser explicados em termos da teoria ondulat´oria (cl´assica) da luz.
˜
SOLUC
¸ AO
1. A energia cin´etica dos fotoel´etrons ejetados independe da intensidade da luz;
2. Classicamente, o EF deveria ocorrer para qualquer freq¨uˆencia da luz incidente; o experimento, no entanto, mostra que h´a um limiar de freq¨uˆencia - isto ´e, uma freq¨uˆencia caracter´ıstica ν0 - abaixo do qual o EF n˜ao ocorre, independentemente da intensidade da luz.
3. Deveria haver um intervalo de tempo mensur´avel entre o instante em que a luz come¸ca a incidir sobre a superf´ıcie e a eje¸c˜ao dos fotoel´etrons. Contudo, nenhum retardamento ´e observado. -x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x2. Uma placa de pot´assio ´e colocada a 1 m de uma fonte luminosa pouco intensa, cuja potˆencia ´e de 1 W. Suponha que um fotoel´etron ejetado possa ter coletado sua energia em uma ´area circular da placa, cujo raio r ´e um raio atˆomico (1 ˚
A). A energia necess´aria para remover um el´etron da superf´ıcie do pot´assio ´e de cerca de 2.1 eV. Quanto tempo levaria o el´etron para absorver essa quantidade de energia da fonte luminosa?
˜
SOLUC
¸ AO
A ´area do alvo ´e dada por πr2 = π × 10−20 m2 . A ´area de uma esfera com 1 m de raio, centrada na fonte, ´e 4πre2 = 4π m2 . Se a fonte irradia uniformemente em todas as dire¸c˜oes
(i.e., se a energia est´a uniformemente distribu´ıda sobre frentes de onda esf´ericas que se afastam da fonte, de acordo com a teoria cl´assica) a taxa R segundo a qual a energia incide sobre o alvo ´e: πr2 R = 1W ×
= 2.5 × 10−21 J/s
2
4πre
1

O trabalho tudo vence!

1

Supondo que toda essa potˆencia seja absorvida, pode-se calcular o tempo necess´ario para que um el´etron adquira energia suficiente para escapar. Esse valor ´e obtido calculando-se
a