Lista de Exercícios sobre Efeito Fotoelétrico e Efeito Compton

Física Quântica 20213 QS Lista 2 Tema Teoria Corpuscular da Luz Efeito fotoelétrico e Compton Questões a Discuta quais características experimentais do efeito fotoelétrico podem ser explicadas por um modelo clássico da luz e quais não podem ou seja necessitam de uma teoria quântica para serem explicadas b Quais foram os argumentos de Einstein para introduzir o conceito de fótons e como ele explicava as falhas na teoria clássica c Explique o conceito de dualidade ondapartícula das ondas eletromagnéticas Dê exemplos se possível do cotidiano de quando observamos a luz como onda e quando a observamos como partícula d Discuta quais são as semelhanças e as diferenças entre o efeito fotoelétrico e o efeito Compton Problemas 1 Uma superfície de um certo material metálico começa a emitir elétrons via efeito fotoelé trico quando a radiação incidente tem frequência ν 2 2 1015s1 a Determine a função trabalho do material isto é a energia mínima de um fóton que incide na superfície metálica para que um elétron seja ejetado b Qual comprimento de onda de radiação correspondente a fótons com essa energia c Se a superfície é irradiada com luz com comprimento de onda de 100 nm qual seria a energia cinética máxima dos elétrons emitidos 2 Incidese sobre o potássio luz de comprimento de onda igual a 400 nm e intensidade 102 Wm2 Estime o intervalo de tempo para a emissão de elétrons esperado classi camente Considere que a luz incide de uma única direção suponha que o raio médio do potássio seja da ordem de 1010 m e utilize a função trabalho φ 2 22 eV 3 O molibdênio metálico tem de absorver radiação com a frequência mínima de 1091015s1 antes que ele emita um elétron de sua superfície via efeito fotoelétrico i Qual é a energia mínima necessária para produzir esse efeito ii Qual comprimento de onda de radiação fornecerá um fóton com essa energia iii Se o molibdênio é irradiado com luz com comprimento de onda de 120 nm qual é a possível energia cinética máxima dos elétrons emitidos 4 Raios X de comprimento de onda 200 pm incidem em uma placa de material metálico Os raios X espalhados pelos elétrons considere os elétrons inicialmente em repouso são observados a um ângulo de 45 graus em relação a direção incidente a Qual é o comprimento de onda dos fótons espalhados b Qual é a energia de recuo dos elétron após a interação com o fóton 5 Considere o espalhamento Compton onde o fóton de comprimento de onda λi é espalhado em um ângulo θ por uma partícula carregada de massa M inicialmente em repouso Mos tre que a energia cinética final da partícula carregada é dada por K hc λ λi λi λ onde λ hc Mc2 1 cosθ Page 2