Ciências da NaturezaFísica Moderna (Radioatividade, Relatividade e Física Quântica)Fácil

Questão de Física Moderna (Radioatividade, Relatividade e Física Quântica) — ENEM

Albert Einstein ganhou o Prêmio Nobel de Física de 1921 pela explicação do efeito fotoelétrico. Ao iluminar uma superfície metálica, elétrons são emitidos apenas quando a frequência da luz ultrapassa um valor mínimo (frequência de limiar), independentemente da intensidade. Einstein propôs que a luz é composta de pacotes discretos de energia chamados fótons, com energia E = hf (h = constante de Planck, f = frequência). Uma fonte de luz vermelha (baixa frequência) e uma de luz ultravioleta (alta frequência) são apontadas para uma placa de zinco. Qual delas emite elétrons?
AA luz vermelha, pois tem maior comprimento de onda e portanto mais energia por fóton.
BA luz ultravioleta, pois tem frequência mais alta e fótons com energia suficiente para arrancar elétrons.
CAmbas emitem elétrons, desde que sejam intensas o suficiente.
DNenhuma, pois o efeito fotoelétrico só ocorre com raios X.
EA vermelha, pois tem mais fótons por segundo na mesma intensidade.

Gabarito comentado

O efeito fotoelétrico foi crucial para estabelecer a dualidade onda-partícula da luz: ondas explicam difração e interferência, mas não o efeito fotoelétrico — que exige o modelo quântico de fótons. Painéis solares fotovoltaicos e células fotoeletroquímicas operam com base nesse princípio.

Resolução passo a passo

Pelo efeito fotoelétrico, a emissão de elétrons depende da frequência (energia do fóton E = hf), não da intensidade. A frequência do UV é maior que a do vermelho → fótons UV têm energia maior → ultrapassam a função-trabalho do zinco → emitem elétrons. A luz vermelha tem fótons de baixa energia — abaixo do limiar — independentemente da intensidade. Não é necessário raios X para o efeito fotoelétrico (apenas dependente do material e da frequência limiar).

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