Exercícios Resolvidos de O Fóton

Halliday, Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de física, volume 4: Óptica e Física Moderna, 8ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009, pp 208-7

Uma lâmpada ultravioleta emite luz com um comprimento de onda de Equation , com uma potência de Equation .

Uma lâmpada infravermelha emite luz com um comprimento de onda de Equation , também com uma potência de Equation .

  1. Qual das duas lâmpadas emite mais fótons por segundo?
  2. Quantos fótons por segundo essa lâmpada emite?

Passo 1

Letra a)

Vamos ver como calcular quantos fótons por segundo cada lâmpada emitiria.

Primeiro, vemos a energia de cada fóton:

Equation

Ou seja, quanto maior o comprimento de onda, menor a energia dos fótons.

Depois, vemos a energia que cada lâmpada emite por segundo. Uma potência de Equation corresponde a Equation , que é energia por segundo.

Assim, seja Equation a potência da lâmpada em Watts e Equation a energia dos fótons em Joules. O número de fótons por segundo será:

Equation

Quanto menor a energia, maior o número de fótons emitidos.

Juntando as duas considerações, temos que quanto maior o comprimento de onda da luz, maior a quantidade de fótons emitidos.

A fonte com maior comprimento de onda é a lâmpada infravermelha, que emitirá mais fótons por segundo.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Letra b)

Como discutimos no item anterior, o número de fótons emitidos será dado por:

Equation

Mas também vimos que:

Equation

Logo:

Equation

Onde todos os termos devem estar com unidades do SI.

  • Equation
  • Equation
  • Equation
  • Equation

Substituindo:

Equation

Resposta

Letra a)

A lâmpada infravermelha emite mais fótons por segundo.

Letra b)

Equation

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