Calculadora do efeito fotoelétrico

Calculadora do efeito fotoelétrico | Ferramenta online grátis | Elysia Tools

Guia de uso da ferramenta

Veja quando usar esta ferramenta, o que ela suporta e como os usuários a aplicam.

Fatos principais

Categoria: Science & Education
Tipos de entrada: select, number
Tipo de saída: text
Cobertura de exemplos: 4
API pronta: Sim

Visão geral

A Calculadora do efeito fotoelétrico aplica a equação de Einstein E_k(máx) = hν − φ para analisar a emissão de elétrons a partir de radiação incidente em superfícies metálicas. A ferramenta aceita comprimento de onda ou frequência do fóton e compara a energia incidente com a função trabalho de metais como césio, sódio, potássio, cálcio, zinco, cobre e platina, ou um valor personalizado em elétron-volts. Ela fornece a energia do fóton, a frequência de corte, o comprimento de onda limite, a tensão de frenagem e a velocidade máxima dos fotoelétrons emitidos.

Quando usar

Determinar se uma fonte luminosa possui frequência suficiente para ejetar fotoelétrons de um cátodo específico.
Calcular a tensão de frenagem e a energia cinética máxima dos elétrons em experimentos de física moderna.
Avaliar o comprimento de onda de corte e a frequência limite de materiais metálicos puros ou ligas com função trabalho conhecida.

Como funciona

1Selecione o modo de especificação do fóton por comprimento de onda (com unidade em µm, nm ou pm) ou por frequência em Hertz (Hz).
2Escolha o material do cátodo a partir da lista de metais pré-configurados ou selecione a opção personalizada para inserir o valor de φ em eV.
3O sistema calcula a energia do fóton (hν ou hc/λ), a frequência limite (ν₀ = φ/h) e o comprimento de onda de corte (λ₀ = hc/φ).
4A ferramenta avalia a diferença E_k = hν − φ, emitindo o veredito de ejeção, a energia cinética máxima, a tensão de frenagem (V_s = E_k/e) e a velocidade máxima calculada.

Casos de uso

Resolução e verificação de problemas teóricos e práticos de física quântica em cursos secundários e superiores.
Dimensionamento preliminar de fotossensores e fototubos com base no limiar espectral dos cátodos metálicos.
Simulação de bancada didática para analisar o comportamento da tensão de frenagem em função da frequência de corte.

Exemplos

1. Incidência de luz violeta sobre cátodo de césio

Estudante de Física

Contexto

Análise da viabilidade de emissão fotoelétrica utilizando radiação monocromática no espectro visível sobre um metal de baixa função trabalho.

Problema

Verificar se um feixe de 400 nm ejeta fotoelétrons do césio (φ = 2,14 eV) e calcular a tensão de frenagem resultante.

Como usar

Selecione o fóton por comprimento de onda, insira 400 na unidade nm e defina o material do cátodo como Césio.

photonSpec = wavelength, wavelength = 400, wavelengthUnit = nm, metal = cesium

Resultado

O sistema confirma a emissão com energia do fóton de 3,10 eV, energia cinética máxima de 0,96 eV e tensão de frenagem de 0,96 V.

2. Verificação de corte para luz vermelha sobre cátodo de zinco

Professor de Laboratório

Contexto

Demonstração prática de que fótons com energia abaixo da função trabalho não provocam efeito fotoelétrico.

Problema

Demonstrar por que uma frequência de 4,3 × 10¹⁴ Hz não ejeta elétrons do zinco, cuja função trabalho é de 4,33 eV.

Como usar

Perguntas frequentes

O que acontece se a frequência do fóton for menor que a frequência limite ν₀?

Nenhum fotoelétron é ejetado da superfície, pois a energia de cada fóton individual é insuficiente para superar a função trabalho do cátodo.

Aumentar a intensidade da luz permite a ejeção de elétrons abaixo da frequência limite?

Não. O aumento da intensidade eleva apenas o fluxo de fótons por segundo, mas não altera a energia individual de cada fóton necessária para a emissão.

O que representa a tensão de frenagem (V_s)?

É o potencial elétrico inverso necessário para desacelerar completamente e anular a corrente dos fotoelétrons emitidos com energia cinética máxima.

Quais unidades de comprimento de onda são suportadas?

A calculadora aceita comprimentos de onda inseridos em micrômetros (µm), nanômetros (nm) e picômetros (pm).

Como testar materiais que não estão na lista pré-definida?

photonSpec = frequency, frequency = 430000000000000, metal = zinc

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Fatos principais

Visão geral

Quando usar

Como funciona

Casos de uso

Exemplos

1. Incidência de luz violeta sobre cátodo de césio

2. Verificação de corte para luz vermelha sobre cátodo de zinco

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