UEL 2014 — questão 39 de Física
Enunciado em texto
Uma das contribuições da Física para o bem-estar e a segurança nas cidades é o constante avanço tecnológico aplicado à iluminação pública. Parte das luminárias do século XIX era acesa manualmente por várias pessoas ao entardecer. Hoje, o acionamento das lâmpadas tornou-se automático devido à aplicação dos conhecimentos sobre o efeito fotoelétrico (descrito por Albert Einstein, em 1905) e ao desenvolvimento das células fotoelétricas instaladas nos postes de iluminação pública, capazes de detectar a presença de luz natural.
Sobre o efeito fotoelétrico, considere as afirmativas a seguir.
I. Consiste na emissão de elétrons de uma superfície metálica quando esta é iluminada com luz de determinada frequência.
II. Ocorre independentemente da frequência da luz incidente na superfície do metal, mas é dependente de sua intensidade.
III. Os elétrons ejetados de uma superfície metálica, devido ao efeito fotoelétrico, possuem energia cinética igual à energia do fóton incidente.
IV. Por mais intensa que seja a luz incidente, não haverá ejeção de elétrons enquanto sua frequência for menor que a frequência limite (ou de corte) do metal.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas I e II são corretas.
b) Somente as afirmativas I e IV são corretas.
c) Somente as afirmativas III e IV são corretas.
d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.
(Enunciado: Vestibular UEL 2014, 1ª fase — COPS/UEL.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Londrina (UEL) e à sua Coordenadoria de Processos Seletivos (COPS/UEL).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar quatro afirmações sobre o efeito fotoelétrico.
Passo 1 — a explicação de Einstein. A luz chega em pacotes, os fótons, cada um com energia proporcional à frequência ( é a constante de Planck):
Cada elétron absorve um fóton inteiro. Para sair do metal, ele precisa gastar uma energia mínima, a função trabalho do metal. O que sobra vira energia cinética:
Afirmativa I — verdadeira. É a definição do efeito: elétrons arrancados de um metal pela luz, desde que a frequência seja adequada (acima da de corte).
Afirmativa II — falsa. É o contrário: o efeito depende da frequência. Se , nenhum fóton sozinho tem energia para soltar um elétron. A intensidade só muda quantos elétrons saem (mais fótons por segundo), não se o efeito ocorre.
Afirmativa III — falsa. Parte da energia do fóton é gasta para vencer a ligação com o metal (). A energia cinética (máxima) é , menor que .
Afirmativa IV — verdadeira. Abaixo da frequência de corte, , cada fóton tem energia menor que . Aumentar a intensidade só manda mais fótons “fracos”: nenhum elétron sai.
Corretas: I e IV.
⚠️ A armadilha: a afirmativa II é o que a física clássica previa (luz mais forte, mais energia, sempre arranca elétrons). Foi justamente o fracasso dessa ideia que levou Einstein a propor os fótons.
A ideia em uma frase: no efeito fotoelétrico, quem decide se o elétron sai é a frequência (energia de cada fóton); a intensidade só decide quantos saem.
Resposta: alternativa B (I e IV).
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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