UFRGS 2024 — questão 30 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar três afirmações de Física moderna.

I — correta. É o efeito fotoelétrico. Segundo Einstein, cada fóton entrega a energia hf a um elétron, que gasta parte dela (a função trabalho W) para sair do metal:

$$E_{c,\text{máx}} = hf - W$$

A energia dos elétrons arrancados cresce com a frequência da luz (e não com a intensidade, que só muda quantos elétrons saem).

II — incorreta. O fóton não tem massa, qualquer que seja a frequência: é por isso que ele viaja à velocidade da luz. O que depende da frequência é a sua energia, E = hf, e a sua quantidade de movimento, p = hf/c.

III — correta. É o modelo de Bohr: quando o elétron passa de um nível de energia maior para um menor, o átomo emite um fóton com exatamente a diferença de energia, $hf = E_{\text{maior}} - E_{\text{menor}}$.

⚠️ A armadilha: aceitar a II por confundir energia com massa (“se E = mc² e E = hf, o fóton teria massa hf/c²”). Essa conta dá só a massa equivalente à energia do fóton; a massa do fóton propriamente dita é zero.

A ideia em uma frase: o fóton não tem massa, mas tem energia hf: ela decide a energia dos fotoelétrons e é a diferença entre os níveis quando o átomo emite.

Resposta: alternativa C (apenas I e III).