Um laser emite luz com frequência 4,69x1014 Hz, responda:
a) Qual é a energia da radiação desse laser?
b) Se o laser emite um pulso de energia contendo 5x1017 fótons de radiação, qual é a energia total desse pulso?
c) Se o laser emite 1,3x10-19 J de energia durante um pulso, quantos fótons são emitidos durante o pulso?
Soluções para a tarefa
E=h.f
Onde h é a constante de planck e f é a frequência da radiação.
Temos:
h=6,6261.10^-34 J.s
f=4,69.10^14 Hz
Então:
E=6,6261.10^-34 . 4,69.10^14 =6,6261.4,69.10^-20=3,11.10^-19J/fóton
b) E(total) = E(fóton).N(fótons)
E(total)= 3,11.10^-19 .5.10^17=3,11.5.10^-2 =15,55.10^-2=0,1555J
c) E(total) = E(fótn).N(fótons) ---> N(fótons)= E(total)/E(fóton)
N(fóton)= 1,3x10^-19/3,11.10^-19 = 1,3/3,11= 0,42 fótons.
Obs.: Na letra c a energia é muito baixa, a minima energia de um pulso deve ser a de um fótons (não de menos que um)
Espero ter ajudado =)
Resposta da A)
Trata-se de uma questão de física quântica, mas não se assuste, porque o entendimento básico é simples, basta entender como aplicar a fórmula.
Devemos considerar a luz como se fosse vários "pacotes" de onda, que chamamos de fótons. A energia desses fótons depende da frequência da onda.
Assim, a energia de uma radiação eletromagnética é calculada por:
E = h * f
Em que h é a constante de Planck (6,62 * 10^-34 J) e f é a frequência da radiação (em hertz). Lembre-se que em provas de vestibular e concursos, o enunciado fornece o valor dessa constante.
Temos:
h = 6,62 * 10^-34 J.s
f = 4,69.10^14 Hz
Então:
E = 6,62 * 10^-34 * 4,69 * 10^14
E = 3,11 * 10^-19 J/fóton
Resposta da B)
Para sabermos a energia de um pulso, basta multiplicarmos a quantidade de fótons pela energia que cada fóton emite.
No item A vimos que um fóton tem a energia de 3,11 * 10^-19 joules.
A questão nos pergunta a energia total de 5 * 10^17 fótons.
Então, teremos:
Et = Ef * N
Et = 3,11 * 10^-19 * 5 * 10^17
Et = 0,1555 Joules
Note a importância de entendermos o que significa a dualidade partícula-onda da luz, e como esse conhecimento nos ajuda a resolver as questões com mais facilidade.
Resposta da C)
Agora vamos utilizar o mesmo raciocínio, porém de forma inversa. Sem segredos :)
No item anterior já vimos que Et = Ef * N
Nesse item, a questão nos informa que Et = 1,3 * 10^-19 Joules, e no item A vimos que a energia de um fóton é 3,11 * 10^-19 joules.
Agora basta aplicar na fórmula:
Et = Ef * N
1,3 * 10^-19 = 3,11 * 10^-19 * N
N = 1,3 * 10^-19 / 3,11 * 10^-19
N = 0,42 fótons
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