UFSC 2025 — questão 29 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: calcular a energia de cada fóton do laser e quantos fótons saem por segundo.

Passo 1 — a energia de um fóton. $E = hf$ com $f = c/\lambda$ (dados do formulário da prova):

$$E = \frac{hc}{\lambda}$$

$$hc = 6{,}63 \cdot 10^{-34} \cdot 3 \cdot 10^8$$

$$hc \approx 1{,}99 \cdot 10^{-25}\ \text{J} \cdot \text{m}$$

$$E = \frac{1{,}99 \cdot 10^{-25}}{6{,}5 \cdot 10^{-7}}$$

$$E \approx 3{,}06 \cdot 10^{-19}\ \text{J}$$

Passo 2 — fótons por segundo. A potência é a energia emitida por segundo:

$$n = \frac{P}{E}$$

$$n = \frac{3{,}0 \cdot 10^{-3}}{3{,}06 \cdot 10^{-19}}$$

$$n \approx 9{,}8 \cdot 10^{15}\ \text{fótons/s}$$

(01) Verdadeira. Passo 2.

(02) Falsa. A energia de cada fóton só depende da frequência, $E = hf$. A amplitude do campo (a intensidade da luz) está ligada ao número de fótons, não à energia de cada um.

(04) Verdadeira. O fóton não tem massa (de repouso); por isso viaja à velocidade da luz.

(08) Falsa. Mesmo sem massa, o fóton carrega quantidade de movimento:

$$p = \frac{E}{c} = \frac{h}{\lambda} \neq 0$$

É esse momento que explica, por exemplo, a pressão de radiação.

(16) Falsa. Ondas de rádio têm frequência muito menor que a luz visível; como $E = hf$, seus fótons têm energia muito menor que os do laser vermelho.

⚠️ A armadilha: a (08). “Sem massa” não quer dizer “sem quantidade de movimento”: para o fóton, $p = h/\lambda$.

A ideia em uma frase: cada fóton tem energia hf e momento h/λ; a potência do feixe é o número de fótons por segundo vezes essa energia.

Resposta: soma 05 (01 + 04).