O que é um fóton? Como a energia de um fóton está relacionada com (a) freqüência? (b) comprimento de onda?

Passo 1

Então, vamos lá! A questão pede para a gente entender o que é um fóton e como a energia de um fóton se relaciona com a frequência (a) e o comprimento de onda (b). Vamos usar conceitos da física, especificamente da área de física quântica e óptica, para resolver isso. Precisaremos entender o conceito de fóton, a relação entre energia e frequência e como isso se conecta ao comprimento de onda.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que é um fóton. Um fóton é uma partícula fundamental de luz. Mesmo que a gente pense na luz como uma onda, na verdade ela tem características de partículas, que são os fótons. Eles são responsáveis por transportar energia através do espaço.

Passo 3

Agora, vamos entender como a energia de um fóton está relacionada com a sua frequência. Na física quântica, a energia ( ) de um fóton é diretamente proporcional à sua frequência ( ). A fórmula que expressa essa relação é:
Aqui, é a constante de Planck, que vale aproximadamente J·s. Isso significa que, quanto maior a frequência da luz, maior a energia do fóton.

Passo 4

Mas e o comprimento de onda ( )? A energia de um fóton também está relacionada ao comprimento de onda da luz. Sabemos que a frequência e o comprimento de onda estão inversamente relacionados pela velocidade da luz ( ):
Podemos rearranjar essa equação para relacionar a energia com o comprimento de onda:
Então, a energia do fóton é inversamente proporcional ao comprimento de onda. Isso quer dizer que quanto menor o comprimento de onda, maior a energia do fóton.

Resposta

Um fóton é uma partícula fundamental de luz que transporta energia. A energia de um fóton está diretamente relacionada à sua frequência pela equação e, inversamente, ao seu comprimento de onda pela equação . Assim, quanto maior a frequência, maior a energia, e quanto menor o comprimento de onda, maior a energia do fóton.

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