ITA 2017 — questão 9 de Física
Enunciado em texto
Uma placa é feita de um metal cuja função trabalho é menor que , sendo uma frequência no intervalo do espectro eletromagnético visível e a constante de Planck. Deixada exposta, a placa interage com a radiação eletromagnética proveniente do Sol absorvendo uma potência . Sobre a ejeção de elétrons da placa metálica nesta situação é correto afirmar que os elétrons
A) não são ejetados instantaneamente, já que precisam de um tempo mínimo para acúmulo de energia.
B) podem ser ejetados instantaneamente com uma mesma energia cinética para qualquer elétron.
C) não podem ser ejetados pois a placa metálica apenas reflete toda a radiação.
D) podem ser ejetados instantaneamente, com energia que depende da frequência da radiação absorvida e da energia do elétron no metal.
E) não podem ser ejetados instantaneamente e a energia cinética após a ejeção depende da frequência da radiação absorvida e da energia do elétron no metal.
(Enunciado: Vestibular ITA 2017, prova de Física — ITA.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
Resolução comentada
O que a questão pede: como se dá o efeito fotoelétrico numa placa cuja função trabalho é menor que a energia de um fóton visível, exposta à luz do Sol.
Passo 1 — o fóton entrega tudo de uma vez. Na explicação de Einstein, a luz chega em pacotes (fótons) de energia . Um elétron absorve um fóton inteiro, de uma só vez. Se supera a energia que prende o elétron, ele sai na hora: não há tempo de acúmulo.
Passo 2 — a energia de saída. O que sobra vira energia cinética:
A energia de ligação é no mínimo a função trabalho (para os elétrons mais “soltos”, é a máxima, ); elétrons mais presos saem com menos. E a luz do Sol tem muitas frequências. Então a energia cinética depende da frequência do fóton absorvido e de quão preso estava o elétron.
Por que não as outras: (A) e (E) usam a ideia clássica de acumular energia aos poucos, que o efeito fotoelétrico derrubou; (B) diz que todos saem com a mesma energia, o que não vale nem para luz de uma só cor, quanto mais para a do Sol; (C) contradiz o enunciado, que diz que a placa absorve uma potência P e que .
⚠️ A armadilha: achar que, com pouca potência absorvida, o elétron “demora a juntar energia” e marcar A. A potência só muda quantos fótons chegam por segundo (quantos elétrons saem), não a energia de cada fóton.
A ideia em uma frase: no efeito fotoelétrico, um fóton, um elétron, na hora: a energia de saída é a do fóton menos a que prendia o elétron.
Resposta: alternativa D.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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