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:
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
, a energia de cada fóton é
Resposta
A relação entre frequência e energia de uma onda eletromagnética é
ou seja, energia e frequência são diretamente proporcionais, com a constante de proporcionalidade
.