Enunciado
Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 42.5 - Ex. 56
Um elétron é emitido por um nuclideo de massa intermediária (, por exemplo) com uma energia cinética de . (a) Qual é o comprimento de onda de Broglie de elétron? (b) Calcule o raio do núcleo responsável pela emissão. (c) Um elétron com essas características pode ser confinado em uma caixa de mesma dimensão que o núcleo? (d) É possível usar o resultado do item (c) para rejeitar a hipotse (hoje descartada) de que existem elétrons permanentemente no interior do núcleo?
Passo 1
a) Vamos supor que o elétron emitido com uma velocidade tão alta que é preciso usar uma expressão relativística para o momento. Nesse caso temos que o comprimento de onda de Broglie para o elétron é dado por:
Substituindo os valores fornecidos pelo enunciado obtemos:
Passo 2
b) O raio do núcleo responsável pela emissão é dado pela seguinte equação:
Fazendo os cálculos obtemos:
Passo 3
c) Como , o elétron não pode ser confinado em uma caixa com as mesmas dimensões que o núcleo. Para que exista uma onda estacionária num poço potencial infinito (caixa) o maior comprimento possível da ond ade matéria é .
Passo 4
d) Sim, o fato de que o comprimento de onda da onda de matéria associada ao elétron é muito maior que o raio do núcleo pode ser considerado um forte argumento para rejeitar a hipótese de que o elétron estava confinado no interior do núcleo antes de ser emitido.
Resposta
a)
b)
c) Não
d) Sim