Questão nº 79
Questão de Física · FGV PCAM 2021 (nº 79)
A figura representa o arranjo experimental para observar o efeito fotoelétrico. A luz passa através de um tubo de vácuo e alcança a placa 2. Com as placas 1 e 2 conectadas através de uma bateria, o amperímetro A pode registrar a passagem de corrente elétrica.
O experimento é iniciado com luz de baixa frequência e baixa intensidade; nesse caso, o amperímetro não acusa a passagem de corrente. De acordo com a constatação experimental observada no experimento, o amperímetro pode acusar a passagem de corrente se
- Aa intensidade da luz for aumentada e a frequência, mantida.
- Ba frequência da luz for diminuída e a intensidade, aumentada.
- Ca intensidade da luz for aumentada e a frequência, diminuída.
- Da frequência da luz for aumentada e a intensidade, mantida. (alternativa correta)
- Efor aumentado o tempo de incidência da luz.
Resposta comentada
Gabarito Alternativa D
O Efeito Fotoelétrico é quando a luz, que é feita de pacotinhos de energia chamados fótons, consegue arrancar elétrons de um metal. Para isso acontecer, cada fóton precisa ter energia suficiente para "libertar" o elétron, superando uma barreira chamada função trabalho. A energia de um fóton depende da frequência da luz: quanto maior a frequência, mais energia o fóton tem.
(A) Incorreta: Aumentar a intensidade da luz significa ter mais fótons, mas se a frequência for mantida baixa, cada fóton individualmente ainda não terá energia suficiente para arrancar um elétron. É como tentar derrubar uma parede com muitas bolinhas de gude fracas: não importa quantas você jogue, nenhuma delas terá força para derrubar a parede. Armadilha da banca: Esta é a principal "pegadinha" e uma ideia da física clássica que o efeito fotoelétrico desmente. A física clássica diria que mais intensidade (mais energia total) deveria funcionar, mas o efeito fotoelétrico é um fenômeno quântico que depende da energia individual dos fótons.
(B) Incorreta: Diminuir a frequência da luz faria com que os fótons tivessem ainda menos energia, tornando ainda mais difícil arrancar elétrons. Aumentar a intensidade não compensaria a falta de energia de cada fóton.
(C) Incorreta: Diminuir a frequência da luz reduz a energia dos fótons, e mesmo aumentando a intensidade, os fótons individuais não teriam a energia mínima necessária para ejetar os elétrons.
(D) Correta: Aumentar a frequência da luz significa que cada fóton terá mais energia. Se a frequência for aumentada o suficiente para que a energia dos fótons supere a função trabalho do metal, os elétrons serão ejetados e uma corrente será detectada, mesmo que a intensidade (número de fótons) seja mantida.
(E) Incorreta: Aumentar o tempo de incidência da luz não ajuda se a frequência for muito baixa. Os elétrons são ejetados quase que instantaneamente se a energia do fóton for suficiente; se não for, não importa quanto tempo a luz incida, a energia não se "acumula" no elétron para ele ser ejetado. É outra ideia da física clássica que o efeito fotoelétrico refuta.
Fonte: FGV PCAM 2021 Perito Criminal - 4ª Classe - Física (Caderno Tipo 1). Reproduzida para fins de estudo.