O fenômeno da dualidade onda-partícula é exemplificado pelo efeito fotoelétrico. Qual a condição necessária…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
O fenômeno da dualidade onda-partícula é exemplificado pelo efeito fotoelétrico. Qual a condição necessária para que um elétron seja ejetado de um metal?
- A) A frequência do fóton deve ser zero.
- B) O fóton deve ter baixa energia.
- C) A energia do fóton deve ser maior que a função de trabalho.
- D) O metal não pode ser condutor.
- E) Os elétrons não devem estar energizados.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- No efeito fotoelétrico, a luz incide sobre um metal e pode arrancar elétrons dele. Segundo Einstein, a luz se comporta como partículas (fótons), cada uma com energia E = h·f, em que h é a constante de Planck e f é a frequência. Passo 2: Para que um elétron seja ejetado, ele precisa receber energia suficiente para vencer a força que o prende ao metal. Essa energia mínima é a função de trabalho (ou energia de extração) do metal, representada por phi. Passo 3: Por isso, a condição necessária é que a energia do fóton seja maior que a função de trabalho do metal, ou seja, h·f > phi. Se essa condição não for atendida, nenhum elétron é ejetado, independentemente da intensidade da luz. Passo 4: Analisando as demais alternativas: A está errada porque a frequência zero corresponde a fótons sem energia, que não arrancam elétrons. B está errada porque um fóton de baixa energia tende a não ter energia suficiente para vencer a função de trabalho. D está errada porque o efeito fotoelétrico ocorre justamente em metais, que são condutores, e a condutividade não impede a ejeção. E está errada porque a ejeção depende da energia recebida do fóton, e não de os elétrons estarem previamente energizados. Passo 5: Observação sobre o gabarito: ele está correto, pois a alternativa C é a única que expressa a condição física necessária para a ejeção do elétron.
💡 Dica: Considere a frequência mínima da luz incidente.
Alternativa por alternativa
O aluno pode supor que a luz precisa ter frequência nula, confundindo a condição com a ideia de que a energia da luz deveria ser mínima ou inexistente. Na verdade, quanto maior a frequência, maior a energia do fóton.
O aluno pode imaginar que fótons de baixa energia são mais eficientes para arrancar elétrons, pensando que uma energia menor 'encaixa melhor' no metal. Na verdade, é preciso energia suficiente para vencer a função de trabalho.
Por que engana: Confundir a condição de energia do fóton com a frequência, acreditando que qualquer fóton pode ejetar um elétron independentemente de sua energia.
Esta é a condição essencial para a ejeção do elétron.
O aluno pode associar a extração de elétrons à ideia de que o metal precisa ser isolante, ou confundir a condutividade elétrica com a capacidade de liberar elétrons. O efeito fotoelétrico ocorre em metais condutores.
O aluno pode entender que o elétron precisa já estar energizado para ser ejetado, sem perceber que a energia deve vir do fóton incidente. A ejeção depende da energia recebida, não de um estado prévio.
Raio-X da questão
efeito fotoelétrico
avaliacao
energia do fóton · função de trabalho
Revisar as condições do efeito fotoelétrico.
Confundir a condição de energia do fóton com a frequência, acreditando que qualquer fóton pode ejetar um elétron independentemente de sua energia.
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cientifico
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