Em um experimento de laboratório, um feixe de luz ultravioleta de frequência 7,5 × 10¹4 Hz incide sobre uma…
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
Em um experimento de laboratório, um feixe de luz ultravioleta de frequência 7,5 × 10¹4 Hz incide sobre uma placa metálica. O material utilizado possui função trabalho de 2,8 eV, isto é, essa é a energia mínima necessária para remover um elétron da superfície. Considere h = 4,14 × 10?¹5 eV·s. No efeito fotoelétrico, a energia de cada fóton é dada por E = h · f. Com base nos dados do experimento, qual alternativa apresenta corretamente a energia de cada fóton e indica se essa radiação pode provocar o efeito fotoelétrico nesse metal?
- A) O fóton tem energia de 4,97 eV e a radiação pode provocar o efeito fotoelétrico.
- B) O fóton tem energia de 1,24 eV e a radiação não pode provocar o efeito fotoelétrico.
- C) O fóton tem energia de 5,90 eV e a radiação pode provocar o efeito fotoelétrico.
- D) O fóton tem energia de 2,80 eV e a radiação não pode provocar o efeito fotoelétrico.
- E) O fóton tem energia de 3,10 eV e a radiação pode provocar o efeito fotoelétrico.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. A frequência é f = 7,5 × 10^14 Hz, a constante é h = 4,14 × 10^-15 eV·s e a função trabalho do metal é 2,8 eV, que é a energia mínima para remover um elétron.
- Calcular a energia do fóton pela fórmula E = h · f. Multiplicando os coeficientes, 4,14 × 7,5 = 31,05. Como as potências de 10 somam -15 + 14 = -1, temos E = 31,05 × 10^-1 = 3,105 eV, ou seja, aproximadamente 3,10 eV.
- Comparar a energia do fóton com a função trabalho. Como 3,10 eV é maior que 2,8 eV, cada fóton tem energia suficiente para arrancar um elétron do metal, portanto a radiação pode provocar o efeito fotoelétrico.
- Conclusão. A alternativa correta é a E, que apresenta energia de 3,10 eV e afirma que a radiação pode provocar o efeito fotoelétrico. Isso coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa A dá 4,97 eV, valor que não corresponde a h · f com os dados. A alternativa B dá 1,24 eV, valor de um cálculo errado, e além disso afirma que não há efeito, o que contradiz a comparação com 2,8 eV. A alternativa C dá 5,90 eV, valor incorreto, embora a conclusão de que há efeito esteja certa. A alternativa D dá 2,80 eV, que é a própria função trabalho e não a energia do fóton, e afirma que não há efeito.
💡 Dica: Calcule a energia usando a fórmula E = h*f.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou a multiplicação ou a potência de 10 ao calcular h · f, obtendo um valor próximo de 4,97 eV. Não há um conceito equivocado claro, apenas um erro de cálculo.
Por que engana: Confundir a relação entre frequência e energia, utilizando a fórmula errada para calcular a energia dos fótons.
O aluno pode ter dividido a frequência pela constante de Planck em vez de multiplicar, ou usado a relação E = hc/λ com a constante 1240 eV·nm sem o devido ajuste. Com esse valor baixo, concluiu erroneamente que o fóton não tem energia suficiente.
O aluno provavelmente errou o cálculo do produto h · f, chegando a 5,90 eV. Como o valor é maior que 2,8 eV, a conclusão de que há efeito fotoelétrico acaba correta por coincidência, mas a energia apresentada está errada.
O aluno confundiu a energia do fóton com a função trabalho do metal, que é o valor de 2,8 eV fornecido no enunciado. Além disso, pensou que a igualdade impede a emissão, sem perceber que a comparação deve ser feita com a energia do fóton calculada.
A energia do fóton é calculada por E = h · f. Assim, E = (4,14 × 10⁻¹⁵ eV·s)(7,5 × 10¹⁴ Hz) = 3,105 eV, aproximadamente 3,10 eV. Como essa energia é maior que a função trabalho do metal, que vale 2,8 eV, os elétrons podem ser ejetados da superfície. Portanto, a radiação pode provocar o efeito fotoelétrico.
Raio-X da questão
efeito fotoelétrico
avaliacao
energia dos fótons · efeito fotoelétrico
Revisar a relação entre frequência e energia dos fótons.
Confundir a relação entre frequência e energia, utilizando a fórmula errada para calcular a energia dos fótons.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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