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.
- Aplico E=hf com a mesma constante h: E₂/E₁=f₂/f₁=9/3=3.
- No mesmo meio, v=λf e v é igual para os dois feixes; logo λ₂/λ₁=f₁/f₂=1/3.
- 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.

Verifica agora
Retoma o texto base da explicação: Qual é E₂/E₁?
Ver solução explicada
Resposta: 2.
Usa a proporcionalidade de E com f.
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.
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.
Retoma o texto base da explicação: Ao mudar de meio, que grandeza se conserva: frequência ou velocidade?
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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

