Proponha um protocolo experimental para determinar a constante de Planck h por efeito fotoelétrico: descreva…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Proponha um protocolo experimental para determinar a constante de Planck h por efeito fotoelétrico: descreva montagem, medidas, equação e análise (regressão linear). Use e = 1,60×10?¹? C. Dados sintéticos: f(Hz)={5,00×10¹4,6,00×10¹4,7,00×10¹4,8,00×10¹4}; V0(V)={0,20,0,6144,1,0288,1,4432}.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Montagem: fonte monocromática de frequência conhecida, fototubo com cátodo metálico, circuito para medir potencial de corte V0 (tensão que zera a corrente). Equação: eV0 = h f - f (J). Procedimento: para cada f meça V0 com repetição; plote V0 (V) vs f (Hz) e faça regressão linear V0 = (h/e)·f - f/e. Slope = h/e. Cálculo exemplo com dados: ?V0 entre f=5,00×10¹4 e 6,00×10¹4 = 0,4144 V ? slope = 0,4144/1,00×10¹4 = 4,144×10?¹5 V·s. Então h = e·slope = 1,60×10?¹?·4,144×10?¹5 = 6,63×10?³4 J·s. Discuta fontes de erro (ruído, calibração de f, contato, trabalho de saída f) e estime incertezas com ajuste linear (s_slope) e propagação para h = e·s_slope.
Explicação
A montagem proposta permite medir a tensão de corte em um fototubo, que é diretamente relacionada à frequência da luz incidente, possibilitando a determinação da constante de Planck. A equação utilizada estabelece uma relação linear entre a tensão de corte e a frequência, onde o coeficiente angular fornece o valor de h quando multiplicado pela carga do elétron. A análise de regressão linear é essencial para quantificar a relação experimental e identificar possíveis fontes de erro que podem afetar a precisão dos resultados.
Raio-X da questão
constante de Planck
avaliacao
efeito fotoelétrico · regressão linear
Revisar o efeito fotoelétrico e a relação entre energia e frequência.
O aluno pode descrever um experimento que não considera a relação entre a frequência da luz e a energia dos elétrons, levando a resultados incorretos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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