PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 51 (CFS 2) da EEAR 2025
– Durante uma aula de Física foi proposto um experimento hipotético para descrever o efeito fotoelétrico. Nesse experimento, um elétron seria retirado de um metal com uma energia cinética máxima de 6{,}4 \times 10^{-19}\text{ J}. Sabendo que a função trabalho deste material é de 4{,}4\text{ eV}, qual o valor do comprimento de onda, em \text{m}, do fóton responsável pela retirada do elétron?
Para o experimento foi adotada a velocidade da luz no valor de 3 \times 10^8\text{ m/s}, a constante de Planck de 4{,}2 \times 10^{-15}\text{ eV}\cdot\text{s} e a relação 1\text{ eV} = 1{,}6 \times 10^{-19}\text{ J}.
- A1{,}5 \times 10^{-7}
- B2{,}0 \times 10^{-7}
- C2{,}0 \times 10^{15}
- D4{,}0 \times 10^{15}
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Resolução comentada
Pela equação do efeito fotoelétrico, a energia do fóton se divide em duas partes: parte vai para arrancar o elétron (função trabalho \phi) e o resto vira energia cinética máxima:
Como a função trabalho está em eV e a energia cinética em joules, é preciso usar a mesma unidade. A constante de Planck foi dada em eV·s, então convertemos a energia cinética para eV.
- Energia cinética em eV: E_c = \dfrac{6{,}4\times10^{-19}}{1{,}6\times10^{-19}} = 4{,}0\ \text{eV}.
- Energia do fóton: E = 4{,}4 + 4{,}0 = 8{,}4\ \text{eV}.
- Relação com o comprimento de onda: E = hf = \dfrac{hc}{\lambda}, logo \lambda = \dfrac{hc}{E}.
- Substituindo: \lambda = \frac{4{,}2\times10^{-15}\cdot 3\times10^{8}}{8{,}4} = \frac{12{,}6\times10^{-7}}{8{,}4} = 1{,}5\times10^{-7}\ \text{m}
O resultado em metros tem ordem 10^{-7}, compatível com ultravioleta, como esperado para um fóton de 8,4 eV.
Alternativa A.
Pegadinha: As alternativas C e D têm ordem de grandeza de frequência (Hz), não de comprimento de onda, enganando quem calcula f=E/h e para aí.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Busa só 6,3 eV de energia, o que não corresponde à soma da função trabalho com a energia cinética (8,4 eV).
- Ctem unidade de frequência (Hz), não de comprimento de onda, e o valor não segue de hc/E.
- Dtambém tem ordem de grandeza de frequência, não de comprimento de onda; o valor não segue de hc/E.
Assunto: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico.
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Fonte: EEAR 2025 · CFS 2. Prova oficial ↗