Uma fonte infravermelha emite potência P = 10,0 W a ? = 1,55 µm (vácuo). Use h = 6,63×10^-34 J·s e c = 3×10^8…
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
Uma fonte infravermelha emite potência P = 10,0 W a ? = 1,55 µm (vácuo). Use h = 6,63×10^-34 J·s e c = 3×10^8 m/s. Calcule (a) energia de um fóton E = h·c/? e (b) número de fótons emitidos por segundo N = P/E.
- A) E = 1,28×10^-19 J; N = P/E = 10,0 / 1,28×10^-19 = 7,79×10^19 s^-1.
- B) N = P·E, onde E = 1,28×10^-19 J, resulta em N = 12,8 s^-1
- C) E = h·?, onde ? = 1,55 e h = 10^-34, resultando em E = 6,63×10^-34 J
- D) N = ?·h/P, resultando em N = 1,55×10^-34 s^-1
- E) E = h·?/c, resultando em E = 4,03×10^-19 J
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Resolvi sem olhar o gabarito. Os dados são P = 10,0 W, comprimento de onda (lambda) = 1,55 µm = 1,55×10^-6 m, h = 6,63×10^-34 J·s e c = 3×10^8 m/s. Passo 2: Calcule a energia do fóton com E = h·c/lambda. O numerador é 6,63×10^-34 × 3×10^8 = 1,989×10^-25. Dividindo por 1,55×10^-6 obtemos E ≈ 1,28×10^-19 J. Passo 3: Calcule o número de fótons por segundo com N = P/E = 10,0 / 1,28×10^-19 ≈ 7,79×10^19 fótons por segundo. Passo 4: Comparando com o gabarito oficial, a alternativa A está correta, pois ela apresenta exatamente esses dois resultados. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A alternativa B multiplica P por E em vez de dividir, e ainda erra a potência de dez, pois o resultado seria 1,28×10^-18 e não 12,8. A alternativa C usa h no lugar da fórmula da energia, troca o comprimento de onda por 1,55 sem a unidade e usa 10^-34 como se fosse h. A alternativa D inverte a relação, colocando o comprimento de onda no numerador, e usa dados sem sentido físico para N. A alternativa E inverte c e lambda na fórmula, escrevendo h·lambda/c, o que não corresponde à energia do fóton.
💡 Dica: Calcule a energia do fóton antes de determinar o número de fótons.
Alternativa por alternativa
E = h·c/? = (6,63×10^-34·3×10^8)/(1,55×10^-6)=1,28×10^-19 J; N = 10,0 / 1,28×10^-19 ˜7,79×10^19 s^-1.
O aluno confunde a relação entre potência e energia do fóton, achando que o número de fótons é o produto P·E em vez do quociente P/E. Também não percebe que a ordem de grandeza do resultado é absurda para uma fonte de 10 W.
Por que engana: Confundir a fórmula para calcular a energia do fóton, utilizando valores incorretos para h ou ? na equação.
O aluno não conhece a expressão E = h·c/lambda e usa E = h·lambda, trocando também a unidade do comprimento de onda e aproximando h para 10^-34. O resultado final é apenas o valor de h, o que não faz sentido físico.
O aluno inverte a expressão do número de fótons, colocando o comprimento de onda no numerador e a potência no denominador, sem usar a energia do fóton. Além disso, usa h com valor incorreto e não respeita as unidades.
O aluno inverte as posições de c e lambda na fórmula da energia, escrevendo h·lambda/c, e isso gera um valor com ordem de grandeza incorreta. Ele pode ter se confundido com a ordem dos termos da expressão.
Raio-X da questão
energia de fóton
avaliacao
energia de fóton · potência e energia
Revisar a relação entre potência, energia e número de fótons.
Confundir a fórmula para calcular a energia do fóton, utilizando valores incorretos para h ou ? na equação.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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