Fóton com f = 8,0×10^14 Hz incide num metal com função trabalho f = 2,5 eV. Use h = 6,6×10^-34 J·s e e =…
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
Fóton com f = 8,0×10^14 Hz incide num metal com função trabalho f = 2,5 eV. Use h = 6,6×10^-34 J·s e e = 1,6×10^-19 C. Determine o potencial de parada V0 dos elétrons emitidos.
- A) V0 = hf/f = (5,28×10^-19 J) / (2,5 eV)
- B) V0 = f/e = (2,5 eV) / 1,6×10^-19 C
- C) V0 = (hf-f)/e = (5,28×10^-19-4,00×10^-19) J / 1,6×10^-19 C ˜ 0,80 V.
- D) V0 = (hf + f) / e = (6,6×10^-34·8,0×10^14 + 4,00×10^-19) J / 1,6×10^-19 C
- E) V0 = hf·e = (5,28×10^-19 J)·(1,6×10^-19 C)
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Calcule a energia do fóton: E = h·f = 6,6×10^-34 · 8,0×10^14 = 5,28×10^-19 J. Passo 2: Converta a função trabalho para joules: 2,5 eV = 2,5 · 1,6×10^-19 = 4,0×10^-19 J. Passo 3: Pela equação fotoelétrica de Einstein, a energia cinética máxima dos elétrons é Ec = h·f - φ = 5,28×10^-19 - 4,0×10^-19 = 1,28×10^-19 J. Passo 4: No potencial de parada, a energia cinética é igual ao trabalho do campo elétrico: e·V0 = Ec, logo V0 = Ec / e = 1,28×10^-19 / 1,6×10^-19 = 0,80 V. Passo 5: Conclusão: a alternativa C está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque divide a energia do fóton pela função trabalho, o que não tem significado físico. A alternativa B está errada porque usa só a função trabalho dividida pela carga, ignorando a energia do fóton. A alternativa D está errada porque soma a função trabalho em vez de subtraí-la. A alternativa E está errada porque multiplica energia por carga, o que gera unidade de J·C e não de volt.
💡 Dica: Calcule a energia do fóton e subtraia a função trabalho.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que o potencial de parada é a razão entre a energia do fóton e a função trabalho, tratando as grandezas como se fossem compatíveis para divisão direta. Não percebe que a relação física envolve a diferença de energias e a carga do elétron.
Por que engana: Confundir a relação entre energia do fóton e a função trabalho, aplicando incorretamente as fórmulas para calcular o potencial de parada.
O aluno ignora a energia do fóton e usa apenas a função trabalho dividida pela carga elementar, como se o potencial dependesse só do metal. Não compreende que a energia cinética vem do excedente da energia do fóton sobre a função trabalho.
Calcule hf = 6,6×10^-34·8,0×10^14 = 5,28×10^-19 J; f = 2,5 eV = 4,00×10^-19 J. Energia cinética máxima = hf-f = 1,28×10^-19 J. V0 = Kmax/e ˜ 0,80 V.
O aluno soma a função trabalho à energia do fóton, em vez de subtraí-la. Isso mostra falha na interpretação da equação de Einstein, em que a função trabalho é a energia mínima necessária para arrancar o elétron e deve ser descontada.
O aluno multiplica a energia do fóton pela carga do elétron, achando que isso produz o potencial. Não percebe que a divisão pela carga é que converte energia em volt, e que o produto resulta em unidade de J·C.
Raio-X da questão
efeito fotoelétrico
avaliacao
energia do fóton · função trabalho
Revisar a relação entre energia do fóton e função trabalho no efeito fotoelétrico.
Confundir a relação entre energia do fóton e a função trabalho, aplicando incorretamente as fórmulas para calcular o potencial de parada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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