Em um experimento de Física, uma superfície metálica é iluminada por luz violeta de comprimento de onda igual…
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 Física, uma superfície metálica é iluminada por luz violeta de comprimento de onda igual a 400 nm. Para analisar a energia transportada por cada fóton incidente, considere h = 6,63 × 10?³4 J·s, c = 3,00 × 108 m/s e 1 nm = 10?? m. A energia de um fóton pode ser calculada por E = hc/?. Com base nos dados do experimento, qual é a energia de cada fóton da luz utilizada, expressa com três algarismos significativos?
- A) 6,63 × 10⁻³⁴ J
- B) 3,10 × 10⁻¹⁹ J
- C) 1,99 × 10⁻¹⁸ J
- D) 1,99 × 10⁻²⁵ J
- E) 4,97 × 10⁻¹⁹ J
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Comprimento de onda: 400 nm = 400 × 10^-9 m = 4,00 × 10^-7 m. Constantes: h = 6,63 × 10^-34 J·s e c = 3,00 × 10^8 m/s.
- Calcule o numerador hc. hc = 6,63 × 10^-34 × 3,00 × 10^8 = 19,89 × 10^-26 = 1,989 × 10^-25 J·m.
- Divida pelo comprimento de onda. E = hc/λ = 1,989 × 10^-25 / 4,00 × 10^-7 = 0,4973 × 10^-18 = 4,97 × 10^-19 J.
- Com três algarismos significativos, a energia do fóton é 4,97 × 10^-19 J, que corresponde à alternativa E. Concluo que o gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas. A traz apenas a constante h, sem aplicar a fórmula. B seria o resultado de usar um comprimento de onda de cerca de 640 nm, valor que não é o do enunciado. C resulta de tratar 400 nm como 100 nm, um erro de potência de 10 na conversão de unidade. D é apenas o numerador hc, sem a divisão pelo comprimento de onda.
💡 Dica: Use a fórmula E = hc/λ para calcular a energia dos fótons.
Alternativa por alternativa
O aluno tomou a constante de Planck como se fosse a energia do fóton e não aplicou a fórmula E = hc/λ.
O aluno calculou corretamente o produto hc, mas dividiu por um comprimento de onda diferente de 400 nm, como cerca de 640 nm (vermelho), ou errou a conta.
O aluno converteu 400 nm de forma incorreta, usando um valor de 100 nm (1 × 10^-7 m), o que multiplica o resultado por 4 e desloca a ordem de grandeza.
O aluno calculou apenas o numerador hc = 1,99 × 10^-25 e esqueceu de dividir pelo comprimento de onda.
Por que engana: Confundir o comprimento de onda com frequência ou usar constante de Planck incorretamente no cálculo da energia.
Primeiro, converte-se o comprimento de onda: 400 nm = 400 × 10⁻⁹ m = 4,00 × 10⁻⁷ m. Aplicando E = hc/λ: E = (6,63 × 10⁻³⁴ J·s)(3,00 × 10⁸ m/s)/(4,00 × 10⁻⁷ m) = 4,9725 × 10⁻¹⁹ J. Com três algarismos significativos, o resultado é 4,97 × 10⁻¹⁹ J.
Raio-X da questão
efeito fotoelétrico
avaliacao
energia dos fotons · calculo com constante de Planck
Revisar a relação entre comprimento de onda e energia dos fótons.
Confundir o comprimento de onda com frequência ou usar constante de Planck incorretamente no cálculo da energia.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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