Questão 92 (CFS 2) da EEAR 2024

Question

– Em uma residência foi instalado um detector para indicar a passagem das pessoas. Esse detector era composto de um emissor, que emitia ondas eletromagnéticas de comprimento de onda igual a 21\ \mu\text{m}, e de um receptor que recebia um sinal com potência igual a 0{,}2\text{ mW}, originado do emissor quando não havia uma pessoa entre o emissor e o receptor. Determine o número de fótons que é percebido, por segundo, pelo receptor. Adote:

Velocidade da luz no meio = 3\ .\ 10^8\text{ m/s}
Constante de Planck = 7\ .\ 10^{-34}\text{ J.s}

A
1\ .\ 10^{-20}
B
2\ .\ 10^{-4}
C
7\ .\ 10^{10}
D
2\ .\ 10^{16}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 92 (CFS 2) da EEAR 2024

CFS 2 · Física: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico

– Em uma residência foi instalado um detector para indicar a passagem das pessoas. Esse detector era composto de um emissor, que emitia ondas eletromagnéticas de comprimento de onda igual a 21\ \mu\text{m}, e de um receptor que recebia um sinal com potência igual a 0{,}2\text{ mW}, originado do emissor quando não havia uma pessoa entre o emissor e o receptor. Determine o número de fótons que é percebido, por segundo, pelo receptor. Adote:

Velocidade da luz no meio = 3\ .\ 10^8\text{ m/s}
Constante de Planck = 7\ .\ 10^{-34}\text{ J.s}

A
1\ .\ 10^{-20}
B
2\ .\ 10^{-4}
C
7\ .\ 10^{10}
D
2\ .\ 10^{16}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

Reportar erro na questão

Resolução comentada

A potência é a energia recebida por segundo. Cada fóton tem energia E = h f = \dfrac{h c}{\lambda}, então o número de fótons por segundo é n = \dfrac{P}{E}.

Energia de um fóton:

E = \frac{7\cdot 10^{-34}\cdot 3\cdot 10^{8}}{21\cdot 10^{-6}} = \frac{21\cdot 10^{-26}}{21\cdot 10^{-6}} = 1\cdot 10^{-20}\ \text{J}

Potência em watts: P = 0{,}2\ \text{mW} = 2\cdot 10^{-4}\ \text{W}, ou seja, 2\cdot 10^{-4}\ \text{J} a cada segundo.
Número de fótons por segundo:

n = \frac{2\cdot 10^{-4}}{1\cdot 10^{-20}} = 2\cdot 10^{16}\ \text{fótons/s}

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa A engana quem para na energia do fóton, e a B quem esquece de dividir a potência por essa energia.

Por que as outras alternativas estão erradas

AÉ a energia de um único fóton (10^{-20} J), não o número de fótons por segundo.
BÉ a potência em watts (2\cdot10^{-4} W), sem dividir pela energia do fóton.
CNão corresponde a nenhuma conta correta; resulta de erro ao operar h, c e \lambda com as potências de 10.

Assuntos: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico, Ondas eletromagnéticas e espectro.

Reportar erro na resolução

Ver como caiu na prova

Questão 92 no caderno CFS 2 da EEAR 2024

Fonte: EEAR 2024 · CFS 2. Prova oficial ↗