Em um experimento de efeito fotoelétrico, uma equipe ilumina uma mesma placa metálica com radiação…
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 um experimento de efeito fotoelétrico, uma equipe ilumina uma mesma placa metálica com radiação monocromática. O metal e as condições de emissão permanecem inalterados durante todo o procedimento. Os pesquisadores observam que a intensidade da radiação modifica principalmente a quantidade de elétrons emitidos, enquanto a frequência da radiação está relacionada à energia cinética máxima desses elétrons. Nesse experimento, considera-se que a energia de cada fóton é dada por E = hf, em que h é uma constante e f é a frequência da radiação. Considerando as informações do experimento, qual alteração deve ser feita na radiação incidente para aumentar a energia cinética máxima dos elétrons emitidos?
- A) Reduzir a intensidade da radiação incidente.
- B) Aumentar a intensidade da radiação incidente.
- C) Reduzir a frequência da radiação incidente.
- D) Aumentar a frequência da radiação incidente.
- E) Aumentar o tempo de exposição da placa metálica.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- No efeito fotoelétrico, a energia de cada fóton é E = hf. Parte dessa energia é usada para vencer a função trabalho do metal, e o restante vira energia cinética máxima do elétron: Ec_max = hf - φ.
- Pelo enunciado, a intensidade da radiação altera principalmente a quantidade de elétrons emitidos, não a energia de cada um. Logo, a intensidade não aumenta a energia cinética máxima.
- Pelo enunciado, a frequência está relacionada à energia cinética máxima. Como Ec_max = hf - φ, com h e φ constantes (metal inalterado), aumentar f aumenta Ec_max.
- Conclusão: a alteração correta é aumentar a frequência da radiação incidente, alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A reduz a intensidade, o que não altera a energia cinética máxima; B aumenta a intensidade, o que aumenta apenas o número de elétrons emitidos; C reduz a frequência, o que diminui a energia cinética máxima; E aumenta o tempo de exposição, o que também altera apenas a quantidade de elétrons emitidos, não a energia de cada um.
💡 Dica: Considere a relação entre frequência e energia dos fótons.
Alternativa por alternativa
O aluno pode supor que a radiação menos intensa 'pesa' menos sobre o elétron e, por isso, o libera com mais energia, ignorando que a intensidade só controla quantos elétrons são emitidos.
O aluno confunde mais energia total da radiação com mais energia por elétron, achando que mais intensidade significa elétrons mais 'fortes'.
Por que engana: Confundir intensidade da luz com frequência, acreditando que aumentar a intensidade aumenta a energia dos elétrons.
O aluno inverte a relação entre frequência e energia, achando que frequências menores transmitem mais energia ao elétron, o que contraria E = hf.
Como a energia de cada fóton é proporcional à frequência, o aumento da frequência eleva a energia fornecida a cada elétron. Mantidos o metal e suas condições de emissão, isso aumenta a energia cinética máxima dos elétrons ejetados. A intensidade está relacionada principalmente à quantidade de elétrons emitidos, não à energia cinética máxima de cada um.
O aluno acredita que mais tempo de exposição permite que o elétron absorva mais energia, esquecendo que a energia é fornecida fóton a fóton e depende só da frequência.
Raio-X da questão
energia dos fótons
avaliacao
energia dos fótons · frequência da luz
Revisar a relação entre frequência e energia na radiação eletromagnética.
Confundir intensidade da luz com frequência, acreditando que aumentar a intensidade aumenta a energia dos elétrons.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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