Física3ª sérieBNCC EM13CNT103Fácil⏱ medio

Um LED emite luz com comprimento de onda ? = 500 nm (verde). Calcule a energia de um fóton dessa luz usando E…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT103

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

Um LED emite luz com comprimento de onda ? = 500 nm (verde). Calcule a energia de um fóton dessa luz usando E = h·c/?, onde h = 6,63×10?³4 J·s e c = 3,0×108 m/s. Forneça o resultado em joules e em elétron-volt (1 eV = 1,60×10?¹? J).

A) E = 3,0×10?²° J ˜ 0,19 eV
B) E = 4,0×10?¹? J ˜ 2,48 eV
C) E = 5,0×10?¹? J ˜ 3,12 eV
D) E = 1,2×10?¹? J ˜ 0,75 eV
E) E = 8,0×10?¹? J ˜ 5,00 eV

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Converta o comprimento de onda para metros. 500 nm = 500 x 10^-9 m = 5,0 x 10^-7 m. Passo 2: Calcule o numerador h x c = 6,63 x 10^-34 x 3,0 x 10^8 = 19,89 x 10^-26 J·m, ou seja, 1,989 x 10^-25 J·m. Passo 3: Divida pelo comprimento de onda: E = 1,989 x 10^-25 / 5,0 x 10^-7 = 3,98 x 10^-19 J, que arredondado é 4,0 x 10^-19 J. Passo 4: Converta para elétron-volt dividindo pelo valor de 1 eV: E = 3,98 x 10^-19 / 1,60 x 10^-19 = 2,49 eV (o gabarito traz 2,48 por truncamento, diferença desprezível). Passo 5: Conferência do gabarito: a alternativa B apresenta 4,0 x 10^-19 J e cerca de 2,48 eV, coincidindo com o resultado obtido. Por que as outras estão erradas: A tem ordem de grandeza 10^-20 J, o que indica erro na conversão do nanômetro; C usa energia maior, compatível com um comprimento de onda de cerca de 400 nm; D corresponde a um comprimento de onda de cerca de 1,6 micrômetro, que não é verde; E corresponde a um comprimento de onda de cerca de 250 nm, que está no ultravioleta.

💡 Dica: Utilize a fórmula E = h·c/? para calcular a energia do fóton.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Atençãoa que mais engana

Converteu 500 nm como 5 x 10^-6 m, errando a potência de dez na conversão de unidade, o que reduz a energia em dez vezes.

Por que engana: Confundir a relação entre joules e elétron-volts, resultando em um valor incorreto na conversão.

B Correta

Substituindo E = h·c/?: E = (6,63×10?³4·3,0×108)/(500×10??) = 3,98×10?¹? J ˜ 4,0×10?¹? J. Em eV: 3,98×10?¹? J / 1,60×10?¹? J·eV?¹ ˜ 2,48 eV.

C Erradaerro: Conceitual

Confundiu o verde (cerca de 500 nm) com o limite violeta do espectro (cerca de 400 nm), usando um comprimento de onda menor e obtendo energia maior.

D Erradaerro: Procedimental

Errou a divisão de h x c pelo comprimento de onda ou a potência de dez, obtendo um valor de energia baixo demais para a luz verde.

E Erradaerro: Atenção

Usou 250 nm em vez de 500 nm, dobrando a energia; provavelmente trocou o valor do comprimento de onda ao transcrever os dados.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

energia de fóton

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

energia de fóton · cálculo de energia

📚 Reveja

Revisar a relação entre comprimento de onda e energia de fótons.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a relação entre joules e elétron-volts, resultando em um valor incorreto na conversão.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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