FisicaNet - Prof. Alberto Ricardo Prass
QUESTÕES RESOLVIDAS
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Questão 050

Esquema das faixas de frequência da radiação UV-A, UV-B e UV-C

Para selecionar um filtro solar que apresente absorção máxima na faixa UV-B, uma pessoa analisou os espectros de absorção da radiação UV de cinco filtros solares:

Gráfico da absorbância em função do comprimento de onda para cinco filtros solares

Considere:
Velocidade da luz (\(c\)) \(3{,}0 \times 10^8\text{ m/s}\)
\(1\text{ nm}\) \(1{,}0 \times 10^{-9}\text{ m}\)

O filtro solar que a pessoa deve selecionar é o

Alternativas
A) V.
B) IV. Correta
C) III.
D) II.
E) I.
Resolução Comentada

Para determinar qual filtro solar apresenta absorção máxima na faixa UV-B, precisamos encontrar o intervalo de comprimento de onda (\(\lambda\)) correspondente a essa faixa e verificar qual filtro possui o pico de absorbância dentro desse intervalo.

1. Identificação da faixa de frequência do UV-B:

Pela primeira figura, a radiação UV-B compreende as frequências de:

\[ f_{\text{mín}} = 9{,}34 \times 10^{14}\text{ Hz} \]

\[ f_{\text{máx}} = 1{,}03 \times 10^{15}\text{ Hz} = 10{,}3 \times 10^{14}\text{ Hz} \]

2. Relação entre frequência e comprimento de onda:

A relação entre a velocidade da luz (\(c\)), a frequência (\(f\)) e o comprimento de onda (\(\lambda\)) é dada por:

\[ c = \lambda \cdot f \implies \lambda = \frac{c}{f} \]

Dado que \(c = 3{,}0 \times 10^8\text{ m/s}\), observamos que o comprimento de onda é inversamente proporcional à frequência. Portanto, a frequência máxima corresponde ao menor comprimento de onda (\(\lambda_{\text{mín}}\)) e a frequência mínima corresponde ao maior comprimento de onda (\(\lambda_{\text{máx}}\)).

3. Cálculo dos limites de comprimento de onda da faixa UV-B:

• Limite inferior (\(\lambda_{\text{mín}}\)):

\[ \lambda_{\text{mín}} = \frac{3{,}0 \times 10^8}{1{,}03 \times 10^{15}} \]

\[ \lambda_{\text{mín}} \approx 2{,}91 \times 10^{-7}\text{ m} = 291\text{ nm} \]

• Limite superior (\(\lambda_{\text{máx}}\)):

\[ \lambda_{\text{máx}} = \frac{3{,}0 \times 10^8}{9{,}34 \times 10^{14}} \]

\[ \lambda_{\text{máx}} \approx 3{,}21 \times 10^{-7}\text{ m} = 321\text{ nm} \]

Portanto, a faixa UV-B no gráfico de absorbância corresponde aos comprimentos de onda entre aproximadamente 291 nm e 321 nm.

4. Análise do gráfico de absorbância (segunda figura):

Analisando os picos de máxima absorbância de cada filtro solar:

  • Filtro I: Pico em aproximadamente \(420\text{ nm}\).
  • Filtro II: Pico em aproximadamente \(355\text{ nm}\).
  • Filtro IV: Pico em aproximadamente \(260\text{ nm}\).
  • Filtro V: Pico em aproximadamente \(275\text{ nm}\).
  • Filtro IV: O seu pico situa-se entre \(310\text{ nm}\) e \(320\text{ nm}\), dentro do intervalo de \(291\text{ nm}\) a \(321\text{ nm}\).

O Filtro IV é o único cujo pico de absorção máxima se encontra perfeitamente ajustado à região do UV-B, o que corresponde à alternativa (B).

Conclusão: Convertendo o intervalo de frequências da radiação UV-B para comprimentos de onda, obtém-se a faixa de 291 nm a 321 nm. No gráfico de absorbância, o Filtro IV apresenta a máxima capacidade de absorção nessa região espectral.

Resposta: (B)