Enunciado
Física - Eisberg e Resnick - Física quântica- Ed: 1º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 4
Elétrons cuja energia é de são espalhados por um alvo contendo núcleos de .
A – Use os resultados da figura 15-16 para encontrar o raio para o qual a densidade de carga nuclear é igual à metade do seu valor no interior.
B – Utilize então o valor desse raio para predizer aproximadamente qual a separação angular entre dois mínimos adjacentes da figura de difração que é observada no espalhamento.
Passo 1
Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!!
A – Vamos lá, consultando a figura 15-16, um gráfico da densidade de carga em função da distância do centro de para descobrir que sua carga nuclear é o núcleo de vários núcleos, quando examinamos a curva de densidade do é a metade do valor interno em um raio de cerca de .
Passo 2
B – Para elétrons com a energia cinética K igual a , entende-se que o K é muito maior do que a energia da massa de repouso do elétron de , então aproximando a energia total E do elétron apenas por sua energia cinética e tratando como um fóton (no caso, como um limite relativístico), então temos:
Dividindo a energia total do elétron pela velocidade da luz, e com isso, calcular o momento relativístico
Agora, vamos usar a relação de De Broglie do comprimento de onda, que é igual a:
Substituindo na equação do momentum, nós obtemos a seguinte configuração:
Chegamos a um ponto interessante, obtemos uma relação para o comprimento de onda, mas o enunciado nos pede a separação angular, então como encontrar essa bagaça? Então, existe uma relação entre separação angular e o comprimento de onda, que é dada por:
Substituindo isto na equação, nós temos:
Passo 3
Substituindo os termos para a equação, nós temos:
Com isso, vamos calcular o :
Convertendo isso para graus, nós temos:
Portanto, a separação angular de mínimos adjacentes do padrão de difração de elétrons espalhados é de aproximadamente 11° graus.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)