Exercícios de O Fóton - Lista de Exercícios Resolvida

Em condições ideais, o sistema de visão humano é capaz de perceber uma luz com um comprimento de onda de se os fótons dessa luz forem absorvidos pela retina à razão de pelo menos fótons por segundo.

Qual é a potência luminosa absorvida pela retina nessas condições?

Um detector de luz possui uma área útil de e absorve da luz incidente, cujo comprimento de onda é . O detector é colocado diante de uma fonte luminosa isotrópica, a da fonte.

A Fig.38-24 mostra a energia emitida pela fonte em função do tempo . A escala do eixo vertical é definida por e a escala do eixo horizontal é definida por .

Quantos fótons por segundo são absorvidos pelo detector?

A luz amarela de uma lâmpada de vapor de sódio usada em iluminação pública é mais intensa em um comprimento de onda de .

Qual é a energia dos fótons com esse comprimento de onda?

Uma lâmpada de sódio de () irradia energia uniformemente em todas as direções.

1. Quantos fótons por segundo são emitidos pela lâmpada?
2. A que distância da lâmpada uma tela totalmente absorvente absorve fótons à taxa de ?
3. Qual é o fluxo de fótons (fótons por unidade de área e por unidade de tempo) em uma pequena tela situada a da lâmpada?

Um feixe de raios X tem um comprimento de onda de .

1. Qual é a frequência correspondente?

Determine:

2. A energia dos fótons do feixe.
3. O momento dos fótons do feixe, em .

Para quebrar a ligação química nas moléculas da pele humana e causar queimaduras solares, é necessário um fóton com energia de cerca de .

O comprimento de onda da radiação que provoca queimaduras na pele é de cerca de:

5. Nenhuma das anteriores.

O fóton tem uma energia duas vezes maior que o fóton .

1. O momento do fóton é menor, igual ou maior que o momento do fóton ?
2. O comprimento de onda do fóton é maior, menor ou igual ao comprimento de onda do fóton B?

Uma fonte de luz de consome de potência elétrica.

Suponha que toda essa energia se transfira para a luz emitida com comprimento de onda .

1. Calcule a frequência da luz emitida.
2. Quantos fótons por segundo a fonte emite?
3. As respostas às partes (a) e (b) são iguais? A frequência da luz é a mesma que o número de fótons emitidos por segundo? Explique.

Uma lâmpada ultravioleta emite luz com um comprimento de onda de , com uma potência de .

Uma lâmpada infravermelha emite luz com um comprimento de onda de , também com uma potência de .

1. Qual das duas lâmpadas emite mais fótons por segundo?
2. Quantos fótons por segundo essa lâmpada emite?

Um laser típico com comprimento de onda igual a tem uma potência de .

Quantos fótons por segundo passam por um determinado ponto do feixe?

8. Nenhuma das anteriores.

Considere o modelo atômico de Bohr para o átomo de hidrogênio. O átomo é preparado no segundo nível excitado, absorve um determinado fóton e passa a ocupar um estado estacionário de momento angular de Determine o comprimento de onda do fóton absorvido:

Escolha uma:

1. 330,750nm
2. 326,966nm
3. 327,273nm
4. 337,500nm
5. 331,458nm

Uma partícula está parada em relação ao referencial inercial do laboratório e possui massa relativística . A partícula se desintegra completamente, surgindo dois fótons idênticos contrapropagantes. Para o referencial do laboratório, o comprimento de onda de cada fóton vale

a).

b) .

c) .

d) .

Um laser de potência 𝑃 = 10 𝑚𝑊 emite radiação eletromagnética com comprimento de onda 𝜆 = 780 𝑛𝑚. Encontre o número de fótons emitidos por segundo:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Considere as afirmações a seguir sobre os fótons, as partículas da luz, e marque a alternativa correta.

I) Os fótons não transportam momento linear nem energia.

II) Os fótons podem ser interpretados como partículas relativísticas com massa de repouso nula.

III) No vácuo, os fótons propagam-se com velocidade para qualquer referencial inercial.

a) Nenhuma está verdadeira.

b) Apenas I é verdadeira.

c) Apenas II é verdadeira.

d) Apenas III é verdadeira.

e) Apenas I e II são verdadeiras.

f) Apenas I e III são verdadeiras.

g) Apenas II e III são verdadeiras.

h) Todas são verdadeiras.

Para quebrar a ligação química nas moléculas da pele humana e causar queimaduras solares, é necessário um fóton com energia de cerca de .

O comprimento de onda da radiação que provoca queimaduras na pele é de cerca de:

5. Nenhuma das anteriores.

Tem-se a impressão que a luz é contínua e não se vê um fóton individualmente porque:

(a) uma onda luminosa contém uma grande quantidade de fótons tendo cada fóton uma quantidade bem pequena de energia.

(b) uma onda associada a um fóton se combina com a onda associada ao fóton vizinho. Isso faz um raio luminoso parecer contínuo.

(c) a onda associada a um fóton se estende por uma região maior do que nossos olhos são capazes de detetar.

(d) as propriedades corpusculares dos fótons não interagem com os nossos olhos.

Considere o modelo atômico de Bohr para o átomo de hidrogênio. O átomo é preparado no segundo nível excitado, absorve um determinado fóton e passa a ocupar um estado estacionário de momento angular de Determine o comprimento de onda do fóton absorvido pelo sistema atômico.

Escolha uma:

1. 329,864nm
2. 329,143nm
3. 348,804nm
4. 335,806nm
5. 322,373nm

Em condições ideais a vista humana perceb luz com comprimento de onda de se os fótons dessa luz forem absorvidas pela retina à razão de fótons por segundo.

Calcule a potência luminosa absorvida pela retina.