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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 100 do ENEM PPL 2024

2º dia · Ciências da Natureza · H10 · Física: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico

Quando utilizadas na iluminação pública noturna, as lâmpadas de LED brancas produzem uma luz branco-azulada, cujo brilho difuso dificulta a observação das estrelas, que também chegam aos nossos olhos como luz azulada. Por isso, esse tipo de iluminação pública pode ser considerada uma nova forma de poluição: a “poluição azul”, que afeta a dinâmica de várias espécies.

A cidade de Flagstaff, nos Estados Unidos, foi uma das pioneiras na resolução dessa questão. Embora sua iluminação pública seja feita com lâmpadas de LED brancas, a cidade tomou medidas para impedir o brilho azulado. Conforme estudos de uma equipe de cientistas australianos, com a aplicação de um material, é possível alterar a transmissão das frequências indesejadas, mantendo a intensidade total da lâmpada. As figuras do estudo indicam:

  • o espectro de emissão correspondente a uma lâmpada LED branca (A);
  • o espectro de emissão correspondente a uma lâmpada LED branca coberta com o material do estudo (B).

Dois gráficos de espectro de emissão mostrando a intensidade da radiação em função do comprimento de onda λ (em nm), indicando as faixas de cores violeta, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho. Em (A), há um pico estreito de intensidade 1,0 na faixa azul (em torno de 450 nm) e uma elevação mais ampla de menor intensidade (até 0,65) nas faixas verde, amarela e laranja. Em (B), a emissão abaixo de 480 nm é nula (sem radiação azul ou violeta) e há um único pico largo com intensidade máxima 1,0 centrado entre as faixas amarela e laranja (em torno de 600 nm).

DIMOVSKI, A. M.; ROBERT, K. A. Artificial Light Pollution: Shifiting Spectral Wavelengths to Mitigate Physiological and Health Consequences in a Nocturnal Marsupial Mammal. J. Exp. Zool., n. 329, 2018 (adaptado).

Nesse estudo, o material utilizado na cobertura

  1. A
    reflete a luz azul.
  2. B
    difrata a luz azul.
  3. C
    absorve a luz azul e emite luz amarelo-alaranjada.
  4. D
    absorve a luz azul e emite luz ultravioleta.
  5. E
    polariza a luz azul transmitida.
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Resolução comentada

Comparando os dois espectros, vemos o que o material fez com a luz da lâmpada.

  1. Em (A), a lâmpada nua tem um pico de intensidade 1,0 na faixa azul (cerca de 450 nm) e uma elevação mais baixa, de até 0,65, entre o verde e o laranja.

  2. Em (B), com a cobertura, a emissão abaixo de cerca de 480 nm some: não há mais azul nem violeta.

  3. Ainda em (B), aparece um pico largo de intensidade 1,0 na região amarelo-alaranjada (cerca de 600 nm), maior que a elevação de 0,65 que existia em (A).

O enunciado diz que a intensidade total é mantida. Então a energia do azul não foi jogada fora nem só desviada: ela foi absorvida pelo material e reemitida em comprimentos de onda maiores. Esse processo é a fluorescência, a mesma ideia do fósforo que converte o azul do LED em luz branca. O fóton azul, mais energético, é absorvido, e o material emite fótons de menor energia, amarelo-alaranjados.

As demais opções não explicam o aumento do pico amarelo-alaranjado. Refletir, difratar ou polarizar a luz azul não cria luz nova em outra cor. Emitir ultravioleta contraria o gráfico, pois não há emissão abaixo de 380 nm nem aumento nessa região.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AReflexão devolveria o azul e não geraria o novo pico amarelo-alaranjado visto em (B).
  • BDifração apenas espalha a luz azul, sem eliminá-la do espectro nem criar outra cor.
  • DLuz ultravioleta teria comprimento de onda menor que 380 nm e o gráfico (B) não mostra emissão nessa região.
  • EPolarização não muda a frequência nem a intensidade espectral, e o azul some do espectro, não é transmitido.

Assunto: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico.

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