Uma lâmpada fluorescente pode produzir 10 W de luz visível. Supondo que o comprimento de onda médio dos fótons seja igual a 500 nm e que cada um deles tenha energia igual a hv, quantos fótons são produzidos por segundo pela lâmpada?
Passo 1
Vamos resolver um problema de física envolvendo energia e fótons. Temos uma lâmpada fluorescente que emite 10 W de luz visível. Sabemos que o comprimento de onda médio dos fótons é de 500 nm e que a energia de cada fóton é dada por
. Nosso objetivo é descobrir quantos fótons são produzidos por segundo pela lâmpada.
Passo 2
Primeiro, precisamos converter o comprimento de onda de nanômetros para metros, já que as unidades padrão no Sistema Internacional (SI) para comprimento de onda são em metros.
Passo 3
Agora, vamos calcular a energia de cada fóton usando a fórmula:
Onde:
-
é a constante de Planck, -
é a velocidade da luz, -
é o comprimento de onda que já convertemos para metros.
Substituindo os valores:
Passo 4
Vamos simplificar os cálculos:
Passo 5
Agora, queremos saber quantos fótons são emitidos por segundo. Sabemos que a potência
da lâmpada é de 10 W, o que significa 10 joules por segundo.
A relação entre potência, energia por fóton e número de fótons
é:
Rearranjando para encontrar
:
Substituindo os valores:
Passo 6
Calculando o valor de
:
Resposta
A lâmpada produz aproximadamente
fótons por segundo.