Enunciado
Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 39.1 - Ex. 8
Um elétron está confinado em um poço infinito unidimensional e se encontra no primeiro estado excitado. A Fig. 39-27 mostra os cinco maiores comprimentos de onda que o elétron pode absorver de uma única vez: , , , e. Qual é a largura do poço de potencial?
Passo 1
Vamos usar a equação de energia quantizada para o elétron confinado no poço:
Como ele está no primeiro estado excitado, , e então:
Passo 2
Como a gente tá procurando a largura do poço, precisamos usar o maior comprimento de onda que é , porque nesse caso, o elétron vai ter apenas os nós extremos da onda estacionária e então corresponde ao próximo estado excitado, então o vai ser :
Passo 3
E pela equação da diferença entre as energias:
a gente vai ficar com:
Passo 4
Como a gente não tem a frequência, vamos usar a equação de velocidade do fóton que o elétron irá absorver para passar do primeiro para o segundo estado excitado:
Pegando o maior comprimento, que é , e substituindo na equação do Passo 3:
Simplificando e isolando :
Passo 5
Por fim, a gente multiplica e divide por no lado direito, para podermos escrever o produto em elétrons-volt e o produto em :
Como temos o valor da velocidade da luz no vácuo e de , que são constantes, e como a partícula no poço é um elétron, temos todos os valores que precisamos, então fica: