Questão 24 Fuvest 2024 - 1ª fase
“Os experimentos de difração e interferência da luz realizados no período de 1800 a 1803, em analogia com os processos de interferência das ondas acústicas, corroboraram a natureza ondulatória da luz. Por outro lado, Einstein introduziu, em 1905, o conceito de fóton, em que cada componente monocromática de frequência da radiação seria equivalente a um sistema de partículas idênticas sem massa, cada qual com energia , sendo a constante de Planck. A hipótese da existência de fótons só teve ampla aceitação após os experimentos de Compton, em 1922, sobre o espalhamento da radiação eletromagnética na faixa dos raios X por alvos de elementos leves, como o grafite.”
Adaptado de F. Caruso e V. Oguri, Sobre a necessidade do conceito de fóton, RBEF 43, e20210011 (2021).
De acordo com o texto e seus conhecimentos, é correto afirmar:
| a) |
A radiação eletromagnética apresenta somente comportamento ondulatório. |
| b) |
Os experimentos de Compton mostraram que feixes de raios X exibem comportamento corpuscular. |
| c) |
A energia de um fóton independe de seu comprimento de onda. |
| d) |
A hipótese da natureza corpuscular da radiação está em desacordo com os resultados experimentais. |
| e) |
Einstein demonstrou que os experimentos de difração e interferência da luz deveriam estar incorretos.
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a) Incorreta. A radiação eletromagnética apresenta tanto caráter ondulatório quanto corpuscular (fóton).
b) Correta. Os experimentos de Compton mostraram que feixes de raios X, que são ondas eletromagnéticas, também apresentam comportamento corpuscular. De acordo com Compton quando um fóton de raios X colide com um alvo (um elétron, por exemplo) ele pode transferir parte de sua energia ao alvo e continuar sua trajetória mas com menor energia e comprimento de onda maior do que antes. Este é um fenômeno que não podia ser adequadamente explicado usando características ondulatórias da luz, mas que podia ser entendido ao se levar em conta o caráter corpuscular da luz.
c) Incorreta. A energia de um fóton pode ser calculada como , em que h é a constante de Plank, c é a velocidade da luz no meio e é o comprimento de onda da luz, em vista da relação .
d) Incorreta. A hipótese da natureza corpuscular da radiação está de acordo com diversos resultados experimentais, como os encontrados no efeito fotoelétrico, por exemplo.
e) Incorreta. Einstein indicou que a luz também se comportava como partícula, mas não invalidou o carater ondulatório da luz demonstrado por experimentos de difração e interferência.