UPE 2023 (SSA 3) — questão 30 de Física

Enunciado em texto
Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como , densidade da água , o módulo da carga do elétron como C, massa do elétron kg, , constante de Planck Js ou eVs, a velocidade da luz m/s
Verificou-se que o comprimento de onda limite, que permite ocorrer o efeito fotoelétrico numa superfície metálica, é nm. Submetendo a mesma superfície a uma luz de comprimento de onda de nm, qual é a energia cinética máxima, aproximadamente em eV, dos elétrons ejetados?
A) 0,6
B) 0,9
C) 1,4
D) 2,0
E) 5,0
(Enunciado: SSA 3 — UPE 2023, Sistema Seriado de Avaliação — Universidade de Pernambuco.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Pernambuco (UPE).
Resolução comentada
O que a questão pede: a energia cinética máxima dos fotoelétrons para luz de 400 nm, sabendo que o limite do efeito é 496 nm.
Passo 1 — o produto hc em eV·nm. Com os dados da prova:
Passo 2 — função trabalho. O comprimento de onda limite é o do fóton que tem energia exatamente igual à função trabalho (o elétron sai com energia cinética zero):
Passo 3 — energia do fóton de 400 nm.
Passo 4 — equação de Einstein.
Conferindo: 400 nm (violeta) é menor que o limite de 496 nm, então o fóton tem mais energia que a função trabalho e o efeito ocorre, com sobra de pouco mais de meio elétron-volt.
⚠️ A armadilha: subtrair os comprimentos de onda e usar : dá cerca de 12,9 eV, fora das alternativas. O que se subtrai são as energias, não os comprimentos de onda.
A ideia em uma frase: energia cinética máxima = energia do fóton menos a função trabalho, e a função trabalho é a energia do fóton no comprimento de onda limite.
Resposta: alternativa A (0,6 eV).
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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