Em uma atividade de Física, uma equipe analisou fótons emitidos por dois LEDs usados em sensores ópticos. O…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, uma equipe analisou fótons emitidos por dois LEDs usados em sensores ópticos. O LED azul emitia luz com frequência duas vezes maior que a do LED vermelho. No modelo quântico da luz, a energia E de cada fóton é calculada por E = h·f, em que h é a constante de Planck e f é a frequência da radiação. Para comparar os fótons, foram mantidas iguais as demais condições do experimento. Com base no texto, ao comparar um fóton do LED azul com um fóton do LED vermelho, é correto afirmar que a energia do fóton azul é
- A) a metade da energia do fóton vermelho.
- B) maior por uma quantidade fixa que a energia do fóton vermelho.
- C) igual à energia do fóton vermelho.
- D) o dobro da energia do fóton vermelho.
- E) quatro vezes maior que a energia do fóton vermelho.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A energia de um fóton é E = h·f, em que h é a constante de Planck (a mesma para os dois fótons, pois é uma constante universal). O LED azul tem frequência duas vezes maior que a do LED vermelho, ou seja, f_azul = 2·f_vermelho.
- Escreva a energia de cada fóton. Para o vermelho, E_vermelho = h·f_vermelho. Para o azul, E_azul = h·f_azul = h·(2·f_vermelho).
- Compare as duas energias. Como h é constante, E_azul = 2·(h·f_vermelho) = 2·E_vermelho. Portanto, a energia do fóton azul é o dobro da energia do fóton vermelho, o que corresponde à alternativa D.
- Verifique as demais alternativas. A) está errada, pois a metade seria o caso de frequência menor à metade, não maior. B) está errada, pois a diferença não é fixa: a energia extra depende de h·f_vermelho, que varia com a frequência do fóton vermelho. C) está errada, pois energias iguais exigiriam frequências iguais. E) está errada, pois quatro vezes exigiria frequência quatro vezes maior, e o enunciado diz duas vezes.
- Conclusão: como a relação é proporcional, a energia do fóton azul é o dobro da do vermelho. O gabarito oficial D está correto.
💡 Dica: Considere a relação entre frequência e energia na física das ondas.
Alternativa por alternativa
O aluno inverteu a relação de proporcionalidade, achando que maior frequência significa menor energia, como se a energia dependesse inversamente da frequência.
O aluno acreditou que a diferença de energia seria uma quantidade fixa, sem perceber que a energia é diretamente proporcional à frequência e que a diferença cresce com ela.
O aluno concluiu que, como ambos são fótons de luz, teriam a mesma energia, ignorando que a energia depende da frequência de cada um.
Como E = h·f e a constante de Planck é a mesma nos dois casos, a energia é diretamente proporcional à frequência. Portanto, se a frequência do LED azul é duas vezes maior, a energia de cada fóton azul também é duas vezes maior.
O aluno leu 'duas vezes' como se fosse 'quatro vezes', possivelmente elevando a frequência ao quadrado ou multiplicando duas vezes o fator, em vez de aplicar a proporção direta do enunciado.
Por que engana: Confundir a relação direta entre frequência e energia, acreditando que são inversamente proporcionais ou independentes.
Raio-X da questão
frequência e energia
avaliacao
frequencia de ondas · energia de ondas eletromagneticas
Revisar a relação entre frequência e energia em ondas eletromagnéticas.
Confundir a relação direta entre frequência e energia, acreditando que são inversamente proporcionais ou independentes.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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