UNIFIMES 2025 (Trindade, 2º semestre) — questão 40 de Física

Gabarito AFísica moderna — número de fótons num pulso de laserVestibular de Medicina · 2º semestre · câmpus Trindade · Prova II (objetiva)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 40 de Física do UNIFIMES 2025 (Trindade, 2º semestre)

Enunciado em texto

Recentemente, a evolução da tecnologia viabilizou a produção e a aplicação de lasers pulsados de curtíssima duração, que possuem vantagens significativas em procedimentos oftalmológicos de correção refrativa, como maior precisão e redução de efeitos colaterias. Considere que, durante a operação de um olho míope, seja utilizado um laser de comprimento de onda λ=1,0×10−6\lambda = 1{,}0 \times 10^{-6} m, com potência de 2,5×1072{,}5 \times 10^{7} W, e que produz pulsos (período em que a luz é emitida) de 4,0×10−134{,}0 \times 10^{-13} s. Sabendo que a relação de Planck-Einstein para a energia de um único foton é, aproximandamente, E=2×10−25λE = \dfrac{2 \times 10^{-25}}{\lambda}, com λ dado em metros e E em joules, a quantidade de fótons que atigem o olho a cada pulso emitido é de

(A) 5×10135 \times 10^{13}.

(B) 2×1052 \times 10^{5}.

(C) 5×10105 \times 10^{10}.

(D) 2×10112 \times 10^{11}.

(E) 2×10122 \times 10^{12}.

(Enunciado: Vestibular de Medicina UNIFIMES 2025 (2º semestre), câmpus Trindade — UNIFIMES/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário de Mineiros (UNIFIMES) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: quantos fótons há num único pulso do laser.

Passo 1 — energia de um pulso. Potência é energia por tempo; durante o pulso, o laser emite:

Epulso=P⋅ΔtE_{\text{pulso}} = P \cdot \Delta t

Epulso=2,5×107⋅4,0×10−13E_{\text{pulso}} = 2{,}5 \times 10^{7} \cdot 4{,}0 \times 10^{-13}

Epulso=1,0×10−5 JE_{\text{pulso}} = 1{,}0 \times 10^{-5}\ \text{J}

Passo 2 — energia de um fóton. Pela relação dada (que é E=hc/λE = hc/\lambda, com hc≈2×10−25hc \approx 2 \times 10^{-25} J·m):

Ef=2×10−251,0×10−6E_f = \frac{2 \times 10^{-25}}{1{,}0 \times 10^{-6}}

Ef=2×10−19 JE_f = 2 \times 10^{-19}\ \text{J}

Passo 3 — número de fótons.

N=1,0×10−52×10−19=5×1013N = \frac{1{,}0 \times 10^{-5}}{2 \times 10^{-19}} = 5 \times 10^{13}

⚠️ A armadilha: dividir a potência pela energia do fóton, esquecendo a duração do pulso: dá 1,25×10261{,}25 \times 10^{26} fótons por segundo, não por pulso. Ou inverter a divisão no passo 3, que dá 2×10−142 \times 10^{-14}, um número menor que 1.

A ideia em uma frase: número de fótons = energia do pulso (potência × duração) dividida pela energia de um fóton (hc/λhc/\lambda).

Resposta: alternativa A (5×10135 \times 10^{13}).

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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