Enunciado

Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 40.7 - Ex. 57

Um átomo hipotético possui dois níveis de energia e a transição entre esses níveis produz luz com um comprimento de onda de . Em uma amostra a , átomos se encontram no estado de menor energia.

(a) Quantos átomos estão no estado de maior energia, supondo que a amostra se encontra em equilíbrio térmico?

(b) Suponha que átomos sejam "bombeados" para o estado de maior energia por um processo externo, com átomos permanecendo no estado de menor energia. Qual será a energia liberada pelos átomos em um pulso de luz se todos os átomos sofrerem ao mesmo tempo uma transição entre os dois níveis (alguns por absorção, outros por emissão estimulada)?

Passo 1

Letra a)

O número de átomos no nível de maior energia é dependente da temperatura da seguinte forma:

Vamos começar calculando :

E o valor de para a temperatura ambiente é:

Agora podemos calcular :

Ou seja, o nível está praticamente vazio.

Passo 2

Letra b)

Agora temos que átomos estão emitindo fótons, enquanto que átomos estão absorvendo. A energia total liberada vai ser igual a energia emitida líquida, ou seja, a energia de átomos liberando fótons.

Desse jeito ó:

Resposta

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