UFU 2019-2 — questão 15 de Física

Enunciado em texto
Há processos que ocorrem na estrutura eletrônica dos átomos em que um elétron pode ganhar ou perder energia. Nesses processos, o elétron passa de um nível de energia para outro, e a diferença de energia desses dois níveis, em alguns desses processos, pode ser emitida como um fóton de luz.
O fóton possui energia que pode ser determinada por uma relação direta com a frequência da luz por meio da equação , onde E é a energia do fóton, h é a constante de Planck () e f é a frequência da luz emitida. Nessas situações, uma unidade de energia muito utilizada é o elétron-volt (eV), sendo que .
Considere dois níveis de energia eletrônicos com valores de e de , e um elétron que decai do nível para o nível , emitindo um fóton.
Qual é, aproximadamente, a frequência da luz associada a esse fóton?
A) Hz
B) Hz
C) Hz
D) Hz
(Enunciado: Processo Seletivo UFU 2019-2, 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: a frequência do fóton emitido quando o elétron cai do nível de −1,28 eV para o de −2,93 eV.
Passo 1 — a energia do fóton. O fóton leva embora exatamente a energia que o elétron perde, ou seja, a diferença entre os níveis (o de chegada é mais negativo, mais baixo):
Passo 2 — em joules, multiplicando por :
Passo 3 — a frequência, por :
Conferindo: o comprimento de onda seria m = 750 nm, na borda vermelha do espectro visível: luz, como o enunciado diz, com energia típica de transições eletrônicas (1 a 3 eV).
⚠️ A armadilha: somar os módulos dos níveis em vez de subtrair: eV, que dá Hz, a alternativa C. A energia do fóton é a diferença entre os níveis.
A ideia em uma frase: o fóton carrega a diferença de energia entre os níveis, e f = ΔE/h (com ΔE em joules).
Resposta: alternativa A ( Hz).
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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