É comum na iluminação pública se utilizar lâmpadas a vapor de sódio, que emitem luz da cor amarela, quando os átomos de sódio são excitados por descargas elétricas. O acionamento das lâmpadas se dá através de relés fotoelétricos (fotocélulas) que, logo após o pôr do sol, permitem a passagem de corrente elétrica. Considerando estas informações, quais das afirmações seguintes estão corretas?
I. A emissão de luz pelas lâmpadas a vapor de sódio deve-se ao fato de que os elétrons, após a excitação provocada pelas descargas elétricas, retornam aos níveis de energia originais, emitindo luz de cor característica (amarela).
II. A eficiência das fotocélulas está associada à baixa energia de ionização dos metais presentes. Logo, o potássio e o césio são mais eficientes para esse fim que o magnésio e o cálcio.
III. A cor da luz emitida independente do comprimento de onda da radiação eletromagnética.
(a) I e II, apenas
(b) I e III, apenas
(c) II e III, apenas
(d) I, II e III.

Passo 1

O enunciado fala de lâmpadas a vapor de sódio que emitem luz amarela quando átomos de sódio são excitados por descargas elétricas e também de relés fotoelétricos (fotocélulas) que se baseiam no efeito fotoelétrico para acender as lâmpadas ao anoitecer.
Conteúdos necessários:
  • Emissão atômica de luz (transições eletrônicas).
  • Efeito fotoelétrico e relação com função trabalho/energia de ionização.
  • Relação entre cor da luz e comprimento de onda.

Passo 2

Analisando a afirmação I:
A emissão de luz amarela nas lâmpadas a vapor de sódio ocorre exatamente porque elétrons do sódio absorvem energia na descarga, sobem a níveis excitados e, ao retornar aos níveis originais, liberam fótons de energia específica, correspondendo à cor amarela característica.
Conclusão: a afirmação I está correta.

Passo 3

Analisando a afirmação II:
No efeito fotoelétrico, a eficiência de uma fotocélula aumenta quando o material tem baixa função trabalho (baixa energia necessária para arrancar elétrons). Potássio e césio têm energias de ionização menores que magnésio e cálcio, logo liberam elétrons com fótons de menor energia, sendo de fato mais eficientes.
Conclusão: a afirmação II está correta.

Passo 4

Analisando a afirmação III:
A cor da luz emitida está diretamente ligada ao comprimento de onda da radiação eletromagnética (ou seja, cor = função de λ). Dizer que a cor é independente de λ contraria a definição de cor em física.
Conclusão: a afirmação III está incorreta.

Passo 5

Somente I e II estão certas, enquanto III está errada.

Resposta

(a) I e II, apenas

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