UFU 2017-2 — questão 18 de Física
Enunciado em texto
A natureza da luz é um assunto que tem estado presente nas discussões de cientistas e filósofos há séculos, principalmente a partir da possibilidade de aplicação de fenômenos luminosos por comportamentos tanto ondulatórios quanto corpusculares. Segundo o princípio da complementaridade, proposto por Niels Bohr em 1928, a descrição ondulatória da luz é complementar à descrição corpuscular, mas não se usam as duas descrições simultaneamente para descrever um determinado fenômeno luminoso. Desse modo, fenômenos luminosos envolvendo a propagação, a emissão e a absorção da luz são explicados ora considerando a natureza ondulatória, ora considerando a natureza corpuscular.
Assinale a alternativa que apresenta um fenômeno luminoso mais bem explicado, considerando-se a natureza corpuscular da luz.
A) Espalhamento da luz ao atravessar uma fenda estreita.
B) Interferência luminosa quando feixes luminosos de fontes diferentes se encontram.
C) Mudança de direção de propagação da luz ao passar de um meio transparente para outro.
D) Absorção de luz com emissão de elétrons por uma placa metálica.
(Enunciado: Processo Seletivo UFU 2017-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: identificar o fenômeno que só se explica bem tratando a luz como partícula (fóton).
Passo 1 — os fenômenos tipicamente ondulatórios. Difração, interferência e refração são explicados pela luz como onda:
A) A luz que se espalha ao passar por uma fenda estreita é difração, comportamento típico de onda diante de obstáculos de tamanho comparável ao seu comprimento de onda.
B) Faixas claras e escuras quando feixes se superpõem são interferência: as ondas se somam em fase ou se cancelam em oposição de fase.
C) A mudança de direção ao trocar de meio é a refração, explicada pela mudança da velocidade da onda (lei de Snell, princípio de Huygens).
Passo 2 — o efeito fotoelétrico. Luz arrancando elétrons de um metal tem características que a teoria ondulatória não explica: abaixo de uma frequência mínima nenhum elétron sai, por mais intensa que seja a luz; e a energia de cada elétron depende da frequência, não da intensidade. Einstein (1905) explicou tudo supondo que a luz chega em pacotes, os fótons, cada um com energia:
Um fóton entrega toda a sua energia a um elétron: se for maior que a energia de ligação (função trabalho), o elétron escapa. É o fenômeno corpuscular por excelência (e rendeu a Einstein o Nobel de 1921).
⚠️ A armadilha: a refração (C) também tem uma explicação corpuscular histórica, a de Newton, mas ela previa que a luz andaria mais rápido na água que no ar, o contrário do que se mede. A explicação aceita é a ondulatória.
A ideia em uma frase: difração, interferência e refração são coisa de onda; luz arrancando elétrons de um metal é coisa de fóton.
Resposta: alternativa D (efeito fotoelétrico).
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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