UFPR 2017 — questão 54 de Física
Enunciado em texto
Entre os vários trabalhos científicos desenvolvidos por Albert Einstein, destaca-se o efeito fotoelétrico, que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física de 1921. Sobre esse efeito, amplamente utilizado em nossos dias, é correto afirmar:
A) Trata-se da possibilidade de a luz incidir em um material e torná-lo condutor, desde que a intensidade da energia da radiação luminosa seja superior a um valor limite.
B) É o princípio de funcionamento das lâmpadas incandescentes, nas quais, por ação da corrente elétrica que percorre o seu filamento, é produzida luz.
C) Ocorre quando a luz atinge um metal e a carga elétrica do fóton é absorvida pelo metal, produzindo corrente elétrica.
D) É o efeito que explica o fenômeno da faísca observado quando existe uma diferença de potencial elétrico suficientemente grande entre dois fios metálicos próximos.
E) Corresponde à ocorrência da emissão de elétrons quando a frequência da radiação luminosa incidente no metal for maior que um determinado valor, o qual depende do tipo de metal em que a luz incidiu.
(Enunciado: Processo Seletivo UFPR 2017, 1ª fase (Conhecimentos Gerais) — Universidade Federal do Paraná, NC-UFPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Paraná (UFPR) e ao seu Núcleo de Concursos (NC-UFPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: a descrição correta do efeito fotoelétrico.
Passo 1 — o que é o efeito. Luz incidindo num metal arranca elétrons dele. Einstein explicou (1905): a luz chega em pacotes, os fótons, cada um com energia . Um fóton entrega toda a sua energia a um elétron; se ela for maior que a energia mínima para arrancar o elétron daquele metal (a função trabalho, ), o elétron sai.
Existe, então, uma frequência mínima (de corte), , que depende do metal. É exatamente o que diz a alternativa E.
Por que não as outras:
A) Erra o critério: o que decide se há emissão é a frequência da luz, não a intensidade. Luz muito intensa, mas de frequência abaixo da de corte, não arranca elétron nenhum. (E o efeito é a emissão de elétrons, não “tornar o material condutor”.)
B) Lâmpada incandescente é efeito Joule: a corrente aquece o filamento, que emite luz por estar quente. É o caminho inverso (eletricidade gerando luz) e outro fenômeno.
C) O fóton não tem carga elétrica. Ele transfere energia ao elétron; a carga da corrente é a dos elétrons do próprio metal.
D) A faísca entre fios com grande diferença de potencial é uma descarga elétrica (o ar fica ionizado e conduz), não o efeito fotoelétrico.
⚠️ A armadilha: a alternativa A, que fala em “valor limite” de intensidade. Essa era justamente a previsão da física clássica que o experimento derrubou: o limite é de frequência, e aumentar a intensidade só aumenta o número de elétrons emitidos, não a energia de cada um.
A ideia em uma frase: no efeito fotoelétrico, cada fóton de energia arranca um elétron do metal, desde que a frequência passe da frequência de corte, característica do metal.
Resposta: alternativa E (emissão de elétrons acima de uma frequência mínima que depende do metal).
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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