- Indique se a afirmação é verdadeira ou falsa. Justifique sua resposta para as verdadeiras e para as falsas.
(e) ( ) O efeito fotoelétrico é uma transformação de energia radiante em energia cinética.
Passo 1
O enunciado pede que se indique se a afirmação é verdadeira ou falsa e que se justifique a resposta. A afirmação dada é:
“O efeito fotoelétrico é uma transformação de energia radiante em energia cinética.”
Não há outros dados numéricos no enunciado; a tarefa é avaliar a veracidade da frase e justificar.
Passo 2
Vamos entender, passo a passo, o que ocorre no fenômeno descrito (descrição física, sem ainda decidir verdadeiro/falso).
Quando radiação eletromagnética (luz) incide sobre um metal, fótons podem interagir com elétrons ligados no metal. Cada fóton carrega uma energia que depende da sua frequência
. A energia de um fóton é dada por
onde
é a constante de Planck e
é a frequência da luz. Aqui:
-
é a energia trazida por um único fóton; -
é uma constante (valor aproximado ); -
é a frequência da luz (em Hz).
Passo 3
Para que um elétron seja arrancado (emissão fotoelétrica) é necessário vencer a energia de ligação do elétron ao metal, chamada de função trabalho. Denotamos essa energia por
. Pela conservação de energia, se um fóton libera um elétron, a energia do fóton se divide em duas partes:
- a energia necessária para libertar o elétron:
; - o resto, que aparece como energia cinética do elétron ejetado.
Einstein formulou isso pela equação
onde:
-
é a energia cinética máxima que um elétron ejetado pode ter (nem todos os elétrons saem com essa energia máxima por causa de diferenças na ligação interna); -
é a energia do fóton incidente; -
é a função trabalho do metal.
Explanação didática das variáveis:
mede “quanto” de energia é preciso para arrancar um elétron do metal; se
o fóton não tem energia suficiente e nenhum elétron é emitido.
Passo 4
Interpretação dessa equação em relação à afirmação:
- A energia radiante fornecida pelo fóton é
. - Nem toda essa energia vai necessariamente virar energia cinética do elétron; uma parcela fixa
(quando ocorre emissão) é gasta para vencer a ligação. Apenas o excedente vira energia cinética do elétron. - Se
, a radiação não produz elétrons e, portanto, não há conversão em energia cinética observável.
Exemplo numérico simples para fixar a ideia: suponha um metal com
e fótons com energia
. Então
Ou seja, só 1,0 eV da energia do fóton virou energia cinética; 2,0 eV foram gastos para libertar o elétron. Se o fóton tivesse só
, nenhum elétron seria emitido.
Passo 5
Avaliação lógica da frase: “O efeito fotoelétrico é uma transformação de energia radiante em energia cinética.”
- Se a frase for entendida estritamente como “toda a energia radiante é transformada em energia cinética” então ela é falsa: parte da energia pode (e normalmente é) usada para vencer a função trabalho
. - Se a frase for interpretada de forma mais fraca, como “há transformação de energia radiante em energia cinética (entre outras coisas)”, aí essa leitura reconhece que parte vira energia cinética — mas a afirmação original é ambígua e tende a sugerir conversão total.
Para um exame, deve-se dar a resposta clara e justificar pelo fato físico: nem sempre (e não totalmente) a energia radiante se transforma em energia cinética; parte é consumida na função trabalho e, se a energia for insuficiente, nada é convertido em cinética.
Passo 6
Conclusão e sugestão de justificativa para a prova (frase curta e direta que vale ponto):
- Cite a equação de Einstein
, explique o significado de cada termo e conclua que nem toda energia do fóton vira energia cinética — parte pode ser gasta como função trabalho; portanto a afirmação, tomada como absoluta, é falsa.
Um conselho amigo: na prova escreva a equação, explique o papel de
e mencione o caso do limiar
. Isso mostra que você entendeu tanto a fórmula quanto as consequências experimentais.
Resposta
Falso.