Em uma aula de Física, estudantes analisaram uma célula fotoelétrica revestida com um determinado metal. O…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula de Física, estudantes analisaram uma célula fotoelétrica revestida com um determinado metal. O fabricante informa que a frequência mínima capaz de arrancar elétrons desse metal é 6,0 × 10¹4 Hz. Ao iluminar a célula com uma fonte monocromática de frequência 8,0 × 10¹4 Hz, o circuito registrou uma corrente elétrica. A tabela a seguir relaciona algumas regiões do espectro eletromagnético às suas frequências típicas: micro-ondas: abaixo de 10¹¹ Hz; infravermelho: entre 10¹¹ e 4,0 × 10¹4 Hz; luz visível: aproximadamente entre 4,0 × 10¹4 e 7,5 × 10¹4 Hz; ultravioleta: entre 7,5 × 10¹4 e 3,0 × 10¹6 Hz; ondas de rádio: abaixo de 10? Hz. Com base no texto e na condição para ocorrer o efeito fotoelétrico, a radiação utilizada na fonte monocromática pertence à região
- A) micro-ondas.
- B) infravermelho.
- C) luz visível.
- D) ultravioleta.
- E) ondas de rádio.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- A condição para ocorrer o efeito fotoelétrico é que a frequência da radiação incidente seja igual ou maior que a frequência mínima do metal (frequência de corte). Aqui, a frequência mínima é 6,0 × 10^14 Hz.
- A fonte monocromática tem frequência de 8,0 × 10^14 Hz. Como 8,0 × 10^14 Hz é maior que 6,0 × 10^14 Hz, há emissão de elétrons, o que é coerente com a corrente registrada no circuito.
- Agora localizamos a frequência na tabela. A faixa da luz visível vai de 4,0 × 10^14 Hz até 7,5 × 10^14 Hz, e 8,0 × 10^14 Hz está acima desse limite. A faixa seguinte, do ultravioleta, vai de 7,5 × 10^14 Hz até 3,0 × 10^16 Hz, e contém 8,0 × 10^14 Hz. Portanto, a radiação pertence à região do ultravioleta.
- Por que as outras estão erradas: micro-ondas ficam abaixo de 10^11 Hz, muito menores que 8,0 × 10^14 Hz; infravermelho termina em 4,0 × 10^14 Hz, valor inferior à frequência da fonte; luz visível termina em 7,5 × 10^14 Hz, e a frequência da fonte o ultrapassa; ondas de rádio têm frequências abaixo de 10^? Hz (o valor está ilegível no enunciado, mas certamente muito menor que 8,0 × 10^14 Hz).
- Conclusão: o gabarito oficial D está correto. Observação: o expoente das ondas de rádio aparece como '10?' no enunciado, provavelmente um erro de digitação, sem efeito na resolução.
💡 Dica: Pense sobre os tipos de radiação e suas interações com os metais.
Alternativa por alternativa
O aluno associa a região de micro-ondas à faixa de frequências altas, ou seja, confunde a ordem crescente das frequências no espectro e não percebe que micro-ondas têm frequências muito menores que 10^11 Hz.
O aluno compara 8,0 × 10^14 Hz apenas com o limite superior do infravermelho (4,0 × 10^14 Hz) e conclui que a frequência pertence a essa faixa, sem verificar que ela ultrapassa o limite superior da luz visível e cai no ultravioleta.
O aluno identifica a faixa da luz visível como a região central do espectro relevante e não confere o limite superior de 7,5 × 10^14 Hz, deixando de notar que 8,0 × 10^14 Hz já está acima dele.
Por que engana: Confundir tipos de radiação eletromagnética e suas energias, escolhendo radiação com energia insuficiente para causar efeito fotoelétrico.
O efeito fotoelétrico ocorre quando a frequência da radiação incidente é igual ou superior à frequência mínima do metal. Como a fonte tem frequência de 8,0 × 10¹⁴ Hz, superior ao limite de 6,0 × 10¹⁴ Hz, e essa frequência está na faixa indicada para o ultravioleta, a radiação utilizada pertence a essa região.
O aluno confunde frequência com comprimento de onda ou com a ideia de que ondas de rádio são as 'mais energéticas' do cotidiano, e aplica a intuição do senso comum sem considerar que as ondas de rádio têm frequências muito baixas, abaixo de 10^? Hz.
Raio-X da questão
efeito fotoelétrico
avaliacao
natureza da luz · interacao luz-materia
Revisar os conceitos de radiação e efeito fotoelétrico.
Confundir tipos de radiação eletromagnética e suas energias, escolhendo radiação com energia insuficiente para causar efeito fotoelétrico.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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