Explique qual é a relação entre frequência e energia de uma onda eletromagnética.

Passo 1

Beleza, o exercício pede pra gente explicar como frequência e energia de uma onda eletromagnética se relacionam. O conteúdo aqui é Física Moderna, mais especificamente a parte de fótons e quantização de energia. Pra resolver, a gente vai usar a famosa relação de Planck, que diz que cada “pacotinho” de luz (fóton) tem energia proporcional à frequência.

Passo 2

Antes de mais nada, lembra que na Física Clássica a luz era vista só como onda, mas lá no início do século XX apareceu o conceito de fóton, ou seja, luz também é “grãos” de energia. A teoria de Planck introduziu a ideia de que a energia desses fótons não é contínua, e sim quantizada. Cada fóton carrega uma energia E que depende da frequência da onda.

Passo 3

A relação que o Planck propôs é simplesmente:
E = h , f
onde
  • é a energia de um único fóton (em joules, J),
  • é a frequência da onda eletromagnética (em hertz, Hz),
  • é a constante de Planck, com valor aproximado de .
Isso significa que quanto maior a frequência, maior a energia do fóton, e tudo muda de forma linear: dobrando a frequência, dobra a energia.

Passo 4

Por exemplo, se você tem uma radiação com E = (6,626times10^-34,Jcdot s) times (5times10^14,Hz) = 3,313times10^-19,J , a energia de cada fóton é

Resposta

A relação entre frequência e energia de uma onda eletromagnética é
boxedE = h , f,
ou seja, energia e frequência são diretamente proporcionais, com a constante de proporcionalidade .

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