UFRGS 2017 — questão 25 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar três afirmações a partir do gráfico do efeito fotoelétrico.

A equação de Einstein: cada fóton entrega a energia hf; parte dela, a função trabalho φ, é gasta para arrancar o elétron do metal, e o resto vira energia cinética:

$$E_c = h\,f - \phi$$

No gráfico $E_c$ × f, isso é uma reta de inclinação h que corta o eixo $E_c$ em $-\phi$ e o eixo f na frequência de corte $f_0 = \phi/h$.

Afirmação I — falsa. Para a mesma frequência, a reta I está acima da reta II. Então os elétrons do material I saem com mais energia cinética, e não menos.

Afirmação II — correta. A frequência de corte de II é maior ($f_{\text{II}} > f_{\text{I}}$), e $\phi = h f_0$. O prolongamento da reta II também corta o eixo $E_c$ mais abaixo. As duas leituras dizem o mesmo: $\phi_{\text{II}} > \phi_{\text{I}}$, ou seja, é preciso mais energia para arrancar elétrons da placa II.

Afirmação III — correta. Na equação $E_c = hf - \phi$, o coeficiente de f é h, igual para qualquer metal. Por isso as duas retas são paralelas: as duas têm inclinação h.

⚠️ A armadilha: na I, achar que o material “mais difícil” (maior função trabalho) solta elétrons mais energéticos. É o contrário: com o mesmo fóton, quanto mais energia se gasta para arrancar o elétron, menos sobra para a energia cinética.

A ideia em uma frase: Ec = hf − φ: a inclinação é sempre h, e a reta que corta o eixo f mais à direita é a do metal de maior função trabalho, que solta elétrons menos energéticos.

Resposta: alternativa D (apenas II e III).