Escola Secundária Anselmo Andrade
10º Ano- Turma B
Professora: Dulce Campos
11-11-2010
Actividade - Efeito fotoelétrico
Objectivos de aprendizagem
•
•
•
Explicar como funciona o efeito fotoeléctrico;
Compreender a necessidade de recorrer ao modelo corpuscular da radiação para explicar os
resultados;
Saber determinar o comprimento de onda da radiação, ou a energia de remoção do metal, ou a
energia cinética dos electrões;
A seguinte tabela apresenta a energia mínima de remoção de alguns metais. Os valores podem
ser úteis para alguns dos problemas a resolver neste trabalho.
Alumínio
4.08 eV
Césio
2.1 eV
Chumbo
4.14 eV
Potássio
2.3 eV
Urânio
3.6 eV
Berílio
5.0 eV
Cobalto
5.0 eV
Magnésio
3.68 eV
Platina
6.35 eV
Zinco
4.3 eV
Cádmio
4.07 eV
Cobre
4.7 eV
Mercúrio
4.5 eV
Selénio
5.11 eV
Cálcio
2.9 eV
Ouro
5.1 eV
Níquel
5.01 eV
Prata
4.73 eV
Carbono
4.81 eV
Ferro
4.5 eV
Nióbio
4.3 eV
Sódio
2.28 eV
•
-19
1 eV = 1.60217646 × 10
J
Para responder as seguintes perguntas, deverá utilizar a simulação do efeito fotoelétrico.
Photoelectric Effect simulation
1. (1 ponto) Suponha que preparou o simulador para que o metal ejecte electrões. Preveja quais das
seguintes alterações no aparelho de simulação poderiam aumentar a energia cinética máxima inicial dos
electrões ejectados. (Seleccione todas que se aplicam) Em seguida, teste a sua previsão.
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
J.
O aumento da intensidade do feixe de luz
A diminuição da intensidade do feixe de luz
Aumentar o comprimento de onda da luz
Diminuindo o comprimento de onda da luz
O aumento da frequência da luz
A redução da frequência da luz
O aumento da tensão da bateria
A diminuição da tensão da bateria
Substituir o alvo com um material que tem uma maior energia de remoção
Substituindo o alvo com um material que tem uma menor energia de remoção
2. (1 ponto) Suponha que preparou a simulação de tal modo que a intensidade da luz não seja nula, mas
que o metal não ejecte electrões. Preveja quais das seguintes alterações na simulação poderiam provocar
a ejecção de electrões. (Seleccione todas as que se aplicam). Em seguida, teste a sua previsão.
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
O aumento da intensidade do feixe de luz
A diminuição da intensidade do feixe de luz
Aumentar o comprimento de onda da luz
Diminuindo o comprimento de onda da luz
O aumento da frequência da luz
A redução da frequência da luz
O aumento da tensão da bateria
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H. A diminuição da tensão da bateria
I. Substituir o alvo com um material que tem uma maior energia de remoção
J. Substituindo o alvo com um material que tem uma menor energia de remoção
3. (0,5 pontos) O que faz com que os electrões sejam ejectados do metal nesta simulação?
A.
B.
C.
D.
A força exercida nos electrões pela bateria.
O feixe de radiação incidente no metal.
Tanto A como B
Nem A nem a B.
4. (Escrita) A seguinte actividade está feita para te ajudar a compreender como as observações do efeito
fotoeléctrico apenas fazem sentido se a luz for considerada como um conjunto de partículas – os fotões
(modelo corpuscular da luz). Em seguida, estão descritas duas situações. Em cada uma delas explica (1) o
que observas, (2) que conclusões podes retirar relativamente à luz e porquê (3) e como é que isso é
consistente, ou não, com o esperavas observar se a luz fosse considerada como uma onda e com o que
esperavas observar se a luz fosse considerada como uma partícula.
A. Está a incidir luz num metal e electrões estão a ser ejectados. Diminui-se a intensidade do
feixe, até um valor quase nulo.
B. Está a incidir luz num metal e electrões estão a ser ejectados. Sem mudar a intensidade do
feixe, aumenta-se muito o comprimento de onda.
5. (0,25 pontos cada) Se a simulação estiver preparada de tal modo que electrões estejam a ser ejectados
do metal, quais das seguintes afirmações são verdadeiras ou falsas?
A. Desde que as condições não se alterem, todos os electrões emitidos terão a mesma energia
cinética.
B. A energia mínima de remoção do metal é diferente para diferentes electrões.
C. A energia dos fotões incidentes no metal deve ser menor que a energia mínima de remoção
do metal.
D. Os electrões ejectados com energia cinética maior são aqueles que estão menos ligados ao
metal.
6. (Escrita) Explica o que a seguinte frase – “A energia mínima de remoção do sódio” – significa, de um
modo que alguém sem conhecimento científico a compreendesse.
7. (Escrita) No efeito fotoeléctrico, o gráfico de intensidade de corrente em função da diferença de
potencial da pilha para um metal a ser incidido por radiação de uma determinada frequência assemelhase à figura seguinte. Este gráfico representa a intensidade de corrente vs. diferença de potencial da pilha
para uma radiação de 200 nm a incidir em cádmio, cuja energia mínima de remoção é de 4,07 eV.
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A. Explica porque é que achas que esta curva tem esta forma. Na tua resposta, deves
mencionar porque é que a corrente existe para valores positivos de d.d.p. e porque é que a
corrente tende para zero até um determinado valor negativo de d.d.p.
B. Qual é o potencial de travagem nesta situação, em eV (potencial de paragem é um valor
positivo)?
C. Nos gráficos abaixo, a curva cinzenta é sempre a mesma e representa a situação descrita no
gráfico inicial (radiação de 200 nm a incidir em cádmio, com energia mínima de remoção de
4,07 eV). As curvas vermelhas agora representam a intensidade de currente em função da
d.d.p. da pilha, mas depois de se alterar algo na experiência.
C1. (0,5 pontos cada) Se for diminuído o comprimento de onda da radiação incidente no
metal, o que acontece ao potencial de paragem (d.d.p quando a corrente se anula)? Explica o que
raciocínio.
a.
b.
c.
Aumenta negativamente
Diminui negativamente
Não se modifica
C2. (0,5 pontos) Qual gráfico representa a diminuição no comprimento de onda?
C3. (0,5 pontos) Qual gráfico representa o aumento da intensidade da radiação?
C4. (0,5 pontos) Qual gráfico representa o aumento no comprimento de onda até 290
nm?
C5. (0,5 pontos) Qual gráfico representa o aumento no comprimento de onda até 500
nm?
C6. (0,5 pontos) Qual o gráfico representa a mudança do metal para sódio?
C7. (0,5 pontos) Que mudança ou combinação de mudanças precisarias para explicar a
mudança ocorrida no gráfico H? Escolhe todas as que se aplicam.
a.
b.
c.
d.
Diminuição no comprimento de onda
Aumento do comprimento de onda
Diminuição da intensidade da radiação.
Aumento da intensidade da radiação.
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8. (1 ponto) Imagina que possuis uma fonte de radiação colorida monocromática, mas não sabes
exactamente o seu comprimento de onda. Para se descobrir o comprimento de onda de uma radiação,
incide-se essa radiação num metal de sódio colocado num circuito eléctrico como mostrado na simulação.
Vais ver qual é a energia mínima de remoção do sódio e vês que é 2,3 eV. Se alterares a d.d.p. da pilha
para -0,5 V, vais verificar que os electrões mais energéticos quase atingem o ânodo, mas voltam para trás
mesmo antes de lá chegarem. Qual é o comprimento de onda, em nm, da radiação que usaste? (Podes
responder usando cálculos ou a simulação. Recomenda-se que uses os dois para verificar que ambos
levam a conclusões semelhantes)
9. (1 ponto + 4 pontos para a escrita) Possuis um metal, mas não fazes ideia de qual seja. Tens a brilhante
ideia de medir a energia mínima de remoção desse metal por usá-lo como alvo numa experiência do
efeito fotoeléctrico. Podes fazer esta experiência virtualmente por seleccionar “???” como o metal a ser
usado. Qual é a energia mínima de remoção, em eV, do metal mistério?
A tua resposta escrita será cotada segundo os seguintes critérios:
1. Identificar os princípios físicos ou ideias-chave que se apliquem ao problema e a
estratégia para os usar
2. Incluir um esquema útil que ajude a resolver o problema, incluindo informação que
te ajude a pensar sobre o que está a ocorrer)
3. Explicar o motivo pelo qual podes usar as equações que estás a usar.
4. Mostrar os detalhes da tua solução (equações, cálculos, etc.)
5. Clareza da escrita
10. (0,25 pontos) Qual é o metal mistério?
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
Sódio
Cálcio
Cádmio
Prata
Platina
Magnésio
Níquel
Selénio
Chumbo
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