Em um experimento do efeito fotoelétrico mediram-se a frequência f (Hz) da luz incidente e a respectiva tensão…

Questão

Em um experimento do efeito fotoelétrico mediram-se a frequência f (Hz) da luz incidente e a respectiva tensão de parada V0 (V): (6,00×10^14, 0,28), (6,50×10^14, 0,49), (7,50×10^14, 0,90), (9,00×10^14, 1,53). Use a relação e·V0 = h·f - f, com e = 1,60×10^-19 C. A partir de ajuste linear dos dados, determine o valor de h (J·s) e da função trabalho f (em J e em eV). Descreva o procedimento e mostre cálculos.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: 1) Ajuste linear: V0 = (h/e)·f + b, onde b = -f/e. Estime a inclinação m ˜ ?V0/?f usando os pontos extremos: m = (1,53 - 0,28) / (9,00×10^14 - 6,00×10^14) = 1,25 / 3,00×10^14 = 4,1667×10^-15 V·s. 2) Calcule h: h = m·e = 4,1667×10^-15·1,60×10^-19 = 6,667×10^-34 J·s. 3) Determine o intercepto b usando um ponto, por exemplo (f = 6,00×10^14 Hz, V0 = 0,28 V): b = V0 - m·f = 0,28 - (4,1667×10^-15·6,00×10^14) = 0,28 - 2,50 = -2,22 V. 4) Função trabalho f em joules: f = -b·e = 2,22·1,60×10^-19 = 3,55×10^-19 J. Em elétron-volts: f = 2,22 eV. 5) Explique que o ajuste linear (mínimos quadrados) fornece m = h/e e b = -f/e; discuta fontes de erro (ruído nas medições de V0, precisão das frequências, calibração do voltímetro) e apresente incertezas obtidas por regressão linear se solicitado.

Explicação

O procedimento envolve a aplicação da relação linear entre a tensão de parada e a frequência da luz, permitindo determinar a inclinação e o intercepto da reta, que correspondem a constantes físicas importantes. O cálculo da constante de Planck e da função trabalho é realizado utilizando os dados experimentais, garantindo que as unidades estejam corretamente convertidas. A discussão sobre fontes de erro e incertezas é essencial para validar a precisão dos resultados obtidos.

Raio-X da questão

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