Saltar para o conteúdo
edumaterial.netMudar idioma

Voltar a Física e Química A

A energia de um fotão acompanha a frequência

10.º anoPercurso edumaterial

O que vais aprender

  • Relacionar a energia dos fotões de diferentes regiões do espectro com a frequência.

Compreender

A luz pode ser descrita por fotões cuja energia é proporcional à frequência: E=hf, onde h é a constante de Planck. Como o segundo feixe tem o dobro da frequência do primeiro, cada fotão do segundo tem o dobro da energia de cada fotão do primeiro. Esta comparação dispensa conhecer o valor numérico de h. A energia de um fotão não é a energia total transportada por um feixe: esta também depende do número de fotões.

Num mesmo meio, a velocidade de propagação liga frequência e comprimento de onda por v=λf. Se a velocidade for a mesma, duplicar f reduz λ para metade. A frequência é definida pela fonte e conserva-se quando a onda atravessa a fronteira entre meios; a velocidade e o comprimento de onda podem mudar. Não compares comprimentos de onda em meios distintos como se a velocidade fosse necessariamente igual.

Para resolver, escreve o quociente E₂/E₁=f₂/f₁ antes de substituir números e verifica que ambas as frequências estão na mesma unidade. Não se pode inferir a cor observada ou o perigo biológico de um feixe apenas da razão de energias sem especificar o contexto. O modelo fornece uma relação física e deixa em aberto intensidade, duração da exposição e interação com a matéria.

Exemplo resolvido

Dois emissores diferentes dos feixes da explicação produzem fotões de 3×10¹⁴ Hz e 9×10¹⁴ Hz. Compara a energia por fotão e, se a luz viajar no mesmo meio, os comprimentos de onda.

  1. Aplico E=hf com a mesma constante h: E₂/E₁=f₂/f₁=9/3=3.
  2. No mesmo meio, v=λf e v é igual para os dois feixes; logo λ₂/λ₁=f₁/f₂=1/3.
  3. Estas razões descrevem cada fotão e cada comprimento de onda. Sem o número de fotões emitidos, não comparo a energia total dos feixes.

O segundo fotão tem energia tripla e comprimento de onda igual a um terço do primeiro, no mesmo meio; a energia total dos feixes fica indeterminada.

Atenção ao erro

Confundir os dados do caso ou extrapolar sem verificar condições.

Duas ondas de luz na mesma largura: a violeta mostra mais oscilações que a laranja.
Comparação qualitativa de frequência; a energia por fotão resulta de E=hf e não do tamanho das esferas ilustrativas.

Verifica agora

  1. Ver a ilustração

    Retoma o texto base da explicação: Qual é E₂/E₁?

    Ver solução explicada

    Resposta: 2.

    Usa a proporcionalidade de E com f.

  2. Ver a ilustração

    Retoma o texto base da explicação: Se ambos se propagarem à mesma velocidade, qual é λ₂/λ₁?

    Ver solução explicada

    Resposta: 1/2.

    Usa v=λf.

  3. Ver a ilustração

    Retoma o texto base da explicação: A energia total dos dois feixes tem necessariamente razão 2?

    Ver solução explicada

    Resposta: Não; falta o número de fotões.

    Distingue fotão e feixe.

  4. Ver a ilustração

    Retoma o texto base da explicação: Ao mudar de meio, que grandeza se conserva: frequência ou velocidade?

    Ver solução explicada

    Resposta: Frequência.

    Identifica a grandeza fixada pela fonte.

Alinhamento curricular e fontes

  • Relacionar a energia dos fotões de diferentes regiões do espectro com a frequência., página 7. Objetivo oficial parafraseado: Relacionar a energia dos fotões de diferentes regiões do espectro com a frequência.. O exemplo, a sequência e os exercícios são editoriais. · Aprendizagens Essenciais · fisica-quimica-a · 10-ano