Física: Efeito Fotoelétrico, Lentes e Espelhos Esféricos

O Efeito Fotoelétrico e a Teoria de Einstein

Foi determinado experimentalmente que, quando se incide luz sobre uma superfície metálica, essa superfície emite elétrons. Esse fenômeno é conhecido como Efeito Fotoelétrico e foi explicado em 1905 por Albert Einstein, que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1921 em decorrência desse trabalho.

Durante a realização dos experimentos desenvolvidos para compreender esse efeito, foi observado que:

A Equação da Energia Cinética

A energia cinética ($E_c$) do elétron emitido é dada pela equação: $E_c = \frac{1}{2} mv^2 = hf – W$.

• O termo $hf$ é a energia cedida ao elétron pela luz, sendo $h$ a Constante de Planck e $f$ a frequência da luz incidente.
• O termo $W$ é a energia que o elétron tem que adquirir para poder sair do material, e é chamado Função Trabalho do metal.

Análise das Afirmativas

Considere as seguintes afirmativas:

1. Assim como a intensidade da luz incidente não influencia a energia dos elétrons emitidos, a frequência da luz incidente também não modifica a energia dos elétrons.
2. Os elétrons com energia cinética zero adquiriram energia suficiente para serem arrancados do metal.
3. O metal precisa ser aquecido por um certo tempo, para que ocorra o efeito fotoelétrico.

Assinale a alternativa correta.

Tecnologia, Fotografia e Efeito Fotoelétrico

À medida que a tecnologia invadiu os meios de produção, a obra de arte deixou de ser o resultado exclusivo do trabalho das mãos do artista, por exemplo, a fotografia. Uma vez obtido o negativo, muitas cópias da mesma foto podem ser impressas.

O elemento essencial de uma fotocopiadora é um cilindro eletrizado que perde eletrização nas regiões em que incide luz. Então, considere as seguintes afirmações sobre o Efeito Fotoelétrico:

1. O número de elétrons arrancados de uma placa metálica pelo efeito fotoelétrico cresce com o aumento da intensidade da radiação eletromagnética que atinge a placa.
2. A energia máxima dos elétrons arrancados de uma placa metálica pelo efeito fotoelétrico cresce com o aumento da intensidade da radiação eletromagnética que atinge a placa.
3. O efeito fotoelétrico só pode ser entendido em termos de um modelo corpuscular para a radiação eletromagnética.

Lentes Convergentes e Índice de Refração

Uma lente convergente tem distância focal de 20 cm quando está mergulhada no ar. A lente é feita de vidro, cujo índice de refração é $n_v = 1,6$. Se a lente é mergulhada em um meio menos refringente do que o material da lente, cujo índice de refração é $n$, considere as seguintes afirmações:

1. A distância focal não varia se o índice de refração do meio for igual ao do material da lente.
2. A distância focal torna-se menor se o índice de refração $n$ for maior que o do ar.
3. Neste exemplo, uma menor diferença entre os índices de refração do material da lente e do meio implica em uma menor distância focal.

Então, pode-se afirmar que: todas são incorretas.

Formação de Imagem em Lente Convergente

Um objeto, colocado entre o centro e o foco de uma lente convergente, produzirá uma imagem:

Resposta: real, ampliada e invertida.

Identificação de Imagens (Real ou Virtual)

Nas figuras a seguir, estão representados por "O" os objetos e por "I", suas respectivas imagens, para lentes convergentes e divergentes. Em cada uma das figuras, identifique com R, quando a imagem for real e com V, quando for virtual.

Resposta: RVV

Imagem Virtual em Espelhos

Um objeto real, representado pela seta, é colocado em frente a um espelho (podendo ser plano ou esférico, conforme as figuras). A imagem fornecida pelo espelho será virtual:

Resposta: nos casos I, IV e V.

Espelho de Gauss: Imagem Virtual e Menor

Um objeto está a uma distância P do vértice de um espelho esférico de Gauss. A imagem formada é virtual e menor. Neste caso, pode-se afirmar que:

Resposta: o espelho é convexo.

Características da Imagem em Espelho Convexo

A imagem de um objeto real, formada por um espelho convexo, é sempre:

Resposta: virtual, direita e menor do que o objeto.

Imagem em Espelho Côncavo (Centro de Curvatura)

A figura representa um objeto O colocado sobre o centro de curvatura C de um espelho esférico côncavo. A imagem formada será:

Resposta: real, invertida e de mesmo tamanho.