Albert Einstein é muito conhecido por ter elaborado a Teoria da Relatividade, mas o trabalho que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física de 1921 foi sobre o efeito fotoelétrico.

Esse efeito consiste

O espectro de raios X é composto por duas partes. A primeira, referente ao espectro contínuo, é advinda do efeito breamsstrahlung, e a segunda referente ao espectro característico do alvo (ânodo). No efeito breamsstrahlung temos que um elétron colide com um átomo do ânodo e a diferença da energia cinética antes e após a colisão é igual à energia de um fóton de raio X emitido. Considere que a energia cinética inicial de um elétron é 40.000 eV e que sua energia após a colisão seja 20.000 eV . Considere que a constante de Planck seja aproximadamente 4,0 X 10^-15 eV. 

 A frequência da radiação X emitida neste processo, em Hertz, é

Quando uma superfície metálica é exposta à radiação eletromagnética com frequência suficientemente alta, ocorre a emissão de elétrons, fenômeno conhecido como efeito fotoelétrico. A energia mínima necessária para remover um elétron dessa superfície metálica é chamada função trabalho (Φ) do metal.

Considere que um veículo espacial esteja em órbita ao redor da Terra e que, devido ao efeito fotoelétrico causado pela luz solar, tenha acumulado cargas elétricas em sua superfície.

Sabendo que o casco desse veículo é revestido por Níquel, cuja função trabalho é ΦNi = 8 × 10^–19 J, e adotando o valor h = 6,6 × 10^–34 J · s para a constante de Planck, a menor frequência do espectro solar capaz de fazer com que o casco desse veículo espacial emita fotoelétrons é, aproximadamente,

Alguns equipamentos de visão noturna têm seu funcionamento baseado no efeito fotoelétrico, uma das primeiras descobertas que contribuíram para o surgimento da mecânica quântica. Nesses equipamentos, fótons de frequência f emitidos por um objeto incidem sobre uma superfície metálica. Elétrons são então liberados da superfície e acelerados por um campo elétrico. Em seguida, o sinal eletrônico é amplificado e produz uma imagem do objeto.

Diferentemente do que a física clássica prevê, apenas os elétrons com energia hf acima de uma certa energia mínima E₀ são liberados da superfície metálica.

Considerando a incidência de fótons com frequência da ordem de 10¹⁴ Hz, a ordem de grandeza do valor limite de E₀ para que o equipamento funcione deve ser:

Note e adote:
Constante de Planck: h = 6,63 × 10⁻³⁴J.s

A figura mostra o diagrama de níveis de energia, em elétrons-volt, para o átomo de hidrogênio, segundo o modelo proposto por Bohr. Nela está representada uma transição do elétron do nível n = 4 para o nível n = 2.

A quantidade de energia associada ao fóton emitido pelo átomo de hidrogênio na transição mostrada na figura é

Todo poste de iluminação pública é equipado com um relê detector de luz. Quando a luz ambiente diminui, o relê faz com que um circuito se feche, acendendo a lâmpada. A tarefa de acionar a iluminação pública tornou-se automática graças à tecnologia desenvolvida a partir do século XX, com o advento da Física Moderna.

Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o fenômeno diretamente associado ao funcionamento do relê detector de luz.