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Questão FC784492

Um grupo de estudantes de Física está desenvolvendo um protótipo de sensor fotoelétrico para detecção de radiação ultravioleta em um sistema automatizado de monitoramento industria

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Instituto AOCP · 2026

Um grupo de estudantes de Física está desenvolvendo um protótipo de sensor fotoelétrico para detecção de radiação ultravioleta em um sistema automatizado de monitoramento industrial. O dispositivo utiliza uma placa metálica com função trabalho \(\phi\) conhecida, operando em câmara de vácuo. Durante os testes experimentais, os estudantes variam separadamente:

  • a frequência da radiação monocromática incidente;
  • a intensidade do feixe luminoso.

O circuito de leitura mede a energia cinética máxima dos elétrons emitidos, por meio da determinação do potencial de corte. Considerando exclusivamente a teoria quântica do efeito fotoelétrico proposta por Einstein, assinale a alternativa correta acerca do funcionamento do protótipo.

  1. O aumento da intensidade da radiação incidente provoca aumento proporcional da energia cinética máxima dos elétrons emitidos.
  2. Mantida a frequência acima da frequência de corte do metal, o aumento da intensidade da radiação aumenta o número de elétrons emitidos, mas não altera a energia cinética máxima.
  3. A emissão de elétrons ocorre para qualquer frequência incidente, desde que a intensidade luminosa seja suficientemente elevada.
  4. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos independe da frequência da radiação incidente.
  5. A frequência de corte do metal depende da intensidade da radiação aplicada durante o experimento.
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Gabarito

B

Comentário do professor

Mantida a frequência acima da frequência de corte, cada fóton tem energia \(h\nu\) suficiente para vencer a função trabalho \(\phi\) do metal. Pela teoria quântica do efeito fotoelétrico de Einstein, a energia cinética máxima do elétron emitido é dada por \(K_{\text{max}}=h\nu-\phi\).

Portanto, com \(\nu\) fixa e \(\nu>\nu_0\) (onde \(\nu_0=\phi/h\)), \(K_{\text{max}}\) é constante e não depende da intensidade do feixe.

Aumentar a intensidade significa aumentar o fluxo de fótons incidentes. Isso eleva a taxa de emissão, ou seja, o número de elétrons liberados por unidade de tempo, mas não altera a energia que cada fóton entrega a um elétron.

Na prática, o potencial de corte medido pelo circuito satisfaz \(eV_0=K_{\text{max}}\). Com frequência fixa, \(V_0\) permanece inalterado ao variar a intensidade, embora a corrente aumente devido a mais elétrons emitidos.

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