Uma fonte de luz monocromática com comprimento de onda igual a 550Å gera 5 watts de potência. A velocidade da luz é igual a c = 3 x 108m/s. Assinale a opção que expressa o número de fótons emitidos por segundo pela referida fonte de luz.
- A)1,4 x 1019
Correta, pois o número de fótons por segundo é obtido por N = P/(hc/λ) e o valor final fica da ordem de 10^19.
- B)5,5 x 102
Errada, porque apresenta um valor muito baixo para a potência dada e não bate com a ordem de grandeza esperada.
- C)5,0 x 105
Errada, pois a quantidade de fótons indicada é pequena demais para produzir 5 W nessa faixa de comprimento de onda.
- D)5,5 x 108
Errada, porque ainda subestima bastante o número de fótons emitidos por segundo.
- E)3,0 x 1010
Errada, pois também fica abaixo da ordem de grandeza obtida ao dividir a potência pela energia de cada fóton.
Gabarito: A
Quando a fonte emite luz monocromática, todos os fótons têm a mesma energia. A ideia central é simples: a potência da fonte, em watts, indica quanta energia ela libera por segundo. Então, para achar o número de fótons emitidos por segundo, você divide a energia liberada por segundo pela energia de cada fóton. A energia de um fóton vem da relação de Planck: E = hc/λ. Quanto menor o comprimento de onda, maior a energia do fóton. Por isso, antes de tudo, você converte o comprimento de onda para metros e aplica os valores de h e c. Fazendo essa conta com os dados da questão e usando as aproximações usuais de prova, o resultado fica na ordem de 10^19 fótons por segundo, que corresponde à alternativa A. Em concursos, a banca gosta exatamente desse raciocínio: potência total dividida pela energia individual de cada fóton. Resumo do caminho: transforme o comprimento de onda, calcule a energia de cada fóton com E = hc/λ e depois faça N = P/E. Se a luz é mais “energética” por fóton, você precisa de menos fótons para formar 5 watts; se é menos energética, precisa de mais. Aqui, a conta leva à opção A.