Em um laboratório, um aluno observa que a luz azul incidente sobre uma superfície metálica libera elétrons com…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Em um laboratório, um aluno observa que a luz azul incidente sobre uma superfície metálica libera elétrons com maior energia do que a luz vermelha. Qual é a relação entre a frequência da luz e a energia dos elétrons liberados?
- A) A energia é inversamente proporcional à frequência.
- B) A energia é diretamente proporcional à frequência.
- C) A energia é constante, independentemente da frequência.
- D) A energia depende apenas da intensidade da luz.
- E) Não existe relação entre frequência e energia no efeito fotoelétrico.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique o fenômeno. A questão trata do efeito fotoelétrico, em que a luz incide sobre um metal e arranca elétrons dele. Passo 2: Lembre a equação de Einstein para o efeito fotoelétrico: energia cinética máxima do elétron = h vezes f menos phi, em que h é a constante de Planck, f é a frequência da luz e phi é a função trabalho do metal (energia mínima para arrancar o elétron). Passo 3: Analise a relação. Como h e phi são constantes para um dado metal, a energia cinética do elétron cresce quando a frequência f aumenta. Por isso a luz azul (frequência maior que a da vermelha) libera elétrons mais energéticos. Passo 4: Conclua que a energia dos elétrons aumenta com a frequência, ou seja, a relação é de crescimento, que é a ideia de proporcionalidade direta pretendida pela alternativa B. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A: a energia não diminui com a frequência; ao contrário, aumenta. C: a energia não é constante, pois depende da frequência. D: a intensidade da luz muda o número de elétrons liberados, não a energia de cada um. E: existe relação clara, dada pela equação de Einstein. Observação: tecnicamente, a relação é linear com deslocamento (Ec = hf - phi) e só existe emissão acima de uma frequência de corte, então a palavra diretamente proporcional é usada no sentido de crescimento linear. Nesse nível escolar, o gabarito B está correto.
💡 Dica: Considere a relação entre frequência e energia na luz.
Alternativa por alternativa
O aluno pode ter associado a ideia de que frequência alta significa energia pequena, confundindo com o comprimento de onda, que é inversamente proporcional à frequência. Ele também pode ter invertido a relação ao ler que a luz azul gera elétrons mais energéticos.
Por que engana: Confundir a relação entre energia e frequência, acreditando que a energia é inversamente proporcional à frequência.
De acordo com E = h·f, energia é diretamente proporcional à frequência.
O aluno pode ter entendido que, como o fenômeno ocorre para qualquer luz, a energia liberada seria sempre a mesma. Ele não percebeu que o enunciado compara explicitamente duas cores diferentes, com energias diferentes.
O aluno pode ter confundido a intensidade da luz, que determina quantos elétrons são liberados, com a energia de cada elétron. Trata-se de um equívoco comum de senso comum, em que mais luz parece significar mais energia por elétron.
O aluno pode ter achado que, por a luz ser uma onda, a cor não influenciaria o resultado. Ele não conhece a equação de Einstein, que liga diretamente a frequência à energia cinética dos elétrons.
Raio-X da questão
frequência e energia dos elétrons
diagnostico
efeito fotoelétrico · frequência da luz
Revisar a relação entre frequência da luz e energia dos elétrons liberados.
Confundir a relação entre energia e frequência, acreditando que a energia é inversamente proporcional à frequência.
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