Enunciado

O raio de um núcleo pode ser determinado a partir de uma análise dos resultados do espalhamento de elétrons de alta energia pelo núcleo. (a) Qual é o comrpimento de onda de de Broglie de um elétron de 200MeV? (b) Um elétron com essa energia é apropriado para esse tipo de estudo?

Passo 1

O comprimento de onda de de Broglie é dado por:

λ = h p

Multiplicando e dividindo essa equação por c, temos a seguinte relação

λ = h c p c

Passo 2

Sabemos que o denominador da segunda expressão no passo 1 é dado por:

p c = K 2 + 2 K m c 2

Logo, substituindo os dados do problema, obtemos:

p c = 200 2 + 2 ⋅ 200 ⋅ 0,511 = 200,5   M e V

Passo 3

Assim, sabendo que o produto das constantes hc é 1240, temos a seguinte conclusão:

λ = h c p c = 1240 200,5 ⋅ 10 6   = 6,18 ⋅ 10 - 6 = 6,2 f m

Passo 4

(b) Para este tipo de estudo, o comprimento de de Broglie dos elétrons deve ser menor que o tamanho do alvo. Como o diâmetro de quase todos os núcleos é menor que 10 fm, um elétron com uma energia de 200 MeV provavelmente seria apropriado, mas talvez fosse aconselhável usar elétrons com uma energia um pouco maior.

Resposta

(a) O comprimento de onda de de Broglie é de 6,2fm.

(b) Um elétron com uma energia de 200,5 MeV não é apropriado para esse tipo de estudo.

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