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Um físico experimental monta um aparato para investigar o efeito fotoelétrico em uma su...
Um físico experimental monta um aparato para investigar o efeito fotoelétrico em uma superfície de césio (Cs), com função trabalho φ = 2,14 eV. A luz incidente é fornecida por um laser sintonizável com intensidade constante de I = 50 mW/cm². O cátodo (Cs) e o ânodo são separados por d = 2,0 mm em vácuo, com diferença de potencial ajustável V.
O experimento registra a corrente de saturação Iₛ e a tensão de corte V₀ para diferentes comprimentos de onda λ. Em um teste, com λ = 400 nm, observa-se V₀ = -1,0 V e Iₛ = 8,0 μA.
Diante do exposto, qual das alternativas é fisicamente consistente com os dados experimentais e com o modelo quântico do efeito fotoelétrico, sem violar nenhum princípio fundamental?
A
Aumentar a intensidade do laser para I = 500 mW/cm² (mantendo λ = 400 nm) aumentará a tensão de corte para V₀ ≈ -10 V, pois a energia dos fótons é maior devido ao efeito Doppler no feixe colimado.
B
Trocar o cátodo de césio por sódio (φ = 2,36 eV) e manter λ = 400 nm fará com que não haja emissão fotoelétrica, mesmo com V = +100 V, pois a energia do fóton (hν = 3,10 eV) é insuficiente.
C
Aplicar um campo magnético uniforme B = 0,5 T perpendicular ao plano do cátodo-ânodo afetará a corrente de saturação e desviará os elétrons, mas não alterará V₀, pois a energia cinética máxima permanece a mesma.
D
Reduzir o comprimento de onda para λ = 300 nm e ajustar V até V₀ = -2,0 V. A corrente de saturação Iₛ será maior que 8,0 μA, pois a maior energia dos fótons aumenta a probabilidade de emissão múltipla de elétrons por fóton.
E
Manter λ = 400 nm e inverter a polaridade do potencial (V = +1,0 V) farão com que todos os elétrons emitidos atinjam o ânodo, mas a corrente medida será zero, pois os elétrons são reabsorvidos pelo cátodo devido ao efeito de espelho de carga espacial.