Diversos aparelhos, como painéis solares, televisões de LCD e plasma, iluminações urbanas e outros, têm seu funcionamento baseado no efeito fotoelétrico, no qual elétrons são arrancados de uma superfície metálica pela incidência de radiação eletromagnética. Para que ocorra efeito fotoelétrico, a energia de um fóton, dada por hf, sendo h a constante de Planck e f a frequência da radiação eletromagnética, deve ser superior a uma energia mínima, conhecida como função trabalho, ϕ, que é uma quantidade dependente do material. A tabela a seguir mostra a função trabalho de alguns materiais.
Material ϕ(eV)
Platina 5,8
Tungstênio 4,5
Alumínio 4,2
Bário 2,5
Potássio 2,3
a) Considere uma placa de alumínio inicialmente carregada eletricamente. A fim de saber se a placa foi carregada positivamente ou negativamente, incide-se luz ultravioleta sobre sua superfície. Após certo tempo, verifica-se que a placa está neutra. Qual era o sinal da carga elétrica inicialmente na placa? Justifique a sua resposta.
b) Deseja-se escolher um material para uma célula fotoelétrica que funcione com luz verde de frequência f = 6×1014Hz. Qual(is) dos materiais da tabela funcionaria(m) como uma célula fotoelétrica? Justifique a sua resposta.
c) Caso a energia de um fóton seja superior à função trabalho, o elétron será emitido com energia cinética adicional. Determine a energia cinética (em eV) de um elétron quando uma luz de comprimento de onda 400 nm incide sobre uma superfície de bário.
Note e adote:
Constante de Planck: h = 4×10ꟷ15 eV s.
Velocidade da luz no vácuo: c = 3×108m/s.
