- Indique se a afirmação é verdadeira ou falsa. Justifique sua resposta para as verdadeiras e para as falsas.
(b) ( ) No efeito fotoelétrico. assim como a intensidade da luz incidente não influencia a energia dos elétrons emitidos, a frequência da luz incidente também não modifica a energia dos elétrons.
Passo 1
O enunciado pede para decidir se a seguinte afirmação é verdadeira ou falsa e justificar:
“No efeito fotoelétrico, assim como a intensidade da luz incidente não influencia a energia dos elétrons emitidos, a frequência da luz incidente também não modifica a energia dos elétrons.”
Informações relevantes dadas no enunciado:
“No efeito fotoelétrico, assim como a intensidade da luz incidente não influencia a energia dos elétrons emitidos, a frequência da luz incidente também não modifica a energia dos elétrons.”
Informações relevantes dadas no enunciado:
- A afirmação compara o papel da intensidade da luz com o papel da frequência da luz no efeito fotoelétrico.
- Precisa-se justificar a resposta (seja verdadeira ou falsa).
Passo 2
Explicando o que é o efeito fotoelétrico (de forma simples e direta).
- No efeito fotoelétrico, fótons de luz atingem uma superfície metálica e podem arrancar elétrons desse metal.
- Cada fóton carrega uma quantidade de energia associada à sua frequência; se essa energia for suficiente para vencer a atração que prende o elétron no metal, o elétron é emitido e pode ficar com energia cinética.
Isto já sugere que há dois papéis distintos: um relacionado à energia por fóton (ligada à frequência) e outro relacionado à quantidade de fótons por segundo (ligada à intensidade).
Passo 3
Apresentando a fórmula fundamental de Einstein para o efeito fotoelétrico e explicando cada termo.
A equação que liga a energia dos fótons com a energia dos elétrons emitidos é
A equação que liga a energia dos fótons com a energia dos elétrons emitidos é
Aqui:
-
é a energia cinética máxima dos elétrons emitidos (energia de um elétron que saiu com maior velocidade). -
é a constante de Planck (número fixo, aproximadamente ). -
é a frequência da luz incidente. -
é a função trabalho (work function) do metal: a energia mínima necessária para liberar um elétron da superfície do metal.
Interpretação direta da fórmula: - Se
aumenta, então aumenta; como é fixo para um dado metal, aumenta linearmente com . - Se
é menor que a frequência limiar definida por , então e nenhum elétron é emitido (mesmo que a intensidade seja grande).
Portanto a fórmula mostra explicitamente que a energia cinética dos elétrons depende da frequência.
Passo 4
O papel da intensidade da luz (explicação didática e exemplo numérico simples).
- Intensidade da luz significa, essencialmente, quantos fótons incidem por segundo sobre a superfície (para uma dada energia por fóton). Aumentar intensidade significa aumentar o fluxo de fótons.
- Se a frequência
for fixa (logo cada fóton tem a mesma energia ), aumentar a intensidade aumenta o número de fótons e, portanto, aumenta o número de elétrons liberados por segundo (corrente fotoelétrica), mas não altera a energia de cada fóton. Assim, não altera .
Exemplo numérico simples usando energias em elétron-volts (eV) para ficar intuitivo: suponha que. - Se a luz tiver fótons de energia
, então
- Se agora a frequência aumentar de modo que
, então
Ou seja, mudando a frequência a energia cinética muda (dobrou no exemplo).
- Por outro lado, se mantiver
mas dobrar a intensidade (ou seja, dobrar o número de fótons por segundo), continua sendo ; apenas o número de elétrons emitidos por segundo aumenta.
Passo 5
Resumo da diferença de efeitos e conclusão lógica (sem a palavra final de verdadeiro/falso).
- Intensidade
altera a taxa de emissão (número de elétrons por segundo / corrente), não a energia por elétron. - Frequência
altera a energia de cada fóton e, pela equação de Einstein, altera diretamente a energia cinética máxima dos elétrons. - Além disso, existe uma frequência limiar
: se , nenhum elétron é emitido, não importa a intensidade. Isso mostra que frequência é crucial e intensidade não pode “compensar” falta de frequência.
Resposta
Falso