P3 de Física 4 - FIS1061 da PUCRIO - 2017.1

Um filamento cilíndrico com comprimento 𝑙=20 𝑚𝑚 e raio 𝑟=0,05 𝑚𝑚 é submetido a uma temperatura de 𝑇=5000 𝐾 através de uma corrente elétrica. Admita que esse filamento se comporta como um corpo negro e emite radiação isotropicamente.

1. Calcule a potência total irradiada pelo filamento
2. Obtenha o comprimento de onda associado à máxima potência radiada
3. Determine o número de fótons irrradiados pelo filamento a cada segundo. Considere o comprimento de onda médio é de 550 nm

Considere um feixe luminoso cujos fótons têm um comprimento de onda de 0,50 angströms e é espalhado por um elétron livre, inicialmente estacionário. Se o ângulo de espalhamento dos fótons é de 60 graus, determine:

a) O deslocamento Compton,

b) A energia associada aos fótons incidentes e aos fótons espalhados

c) A energia do elétron antes e depois da colisão,

d) A velocidade do elétron após a colisão

Um elétron partindo do repouso é acelerado por uma diferença de potencial elétrico 𝑉 até atingir uma velocidade 𝑣 não relativística. O trabalho realizado pela força elétrica para movimentá-lo é 𝑊=−Δ𝑈=−𝑞Δ𝑉=|𝑞|𝑉. Pelo teorema do trabalho-energia cinética 𝑊=Δ𝐾=. Temos =|𝑞|𝑉= . Segundo de Broglie o comprimento de onda desse elétron é .

(a)Calcule para um elétron submetido ao potencial elétrico de um tubo de TV onde

Faça a escolha correta e justifique:

O modelo de átomo de Bohr teve sucessos e insucessos para o átomo de Hidrogênio: Exemplos desses são respectivamente:

(a ) Deduziu a fórmula para o comprimento de onda irradiado e não conseguiu explicar porque o elétron acelerado na órbita não irradia.

(b ) Obteve a quantização da energia das órbitas e não explicou a quantização dos raios dessas órbitas.

(c ) Explicou as frequências da radiação emitida e não explicou a intensidade da radiação.

(d ) Conseguiu explicar as consequências da distribuição dos spins, mas não explicou os espectros de absorção.

De acordo com de Broglie a dualidade onda-partícula significa que:

(a ) O elétron pode se comportar somente como partícula.

(b ) Uma “partícula” no mundo microfísico pode ser representada por propriedades ondulatórias e por propriedades de partículas.

(c ) As ondas são representadas por ondas e partículas por partículas.

(d ) O elétron somente pode ser tratado como onda no estado fundamental de um átomo.

Faça a escolha correta e justifique:

A - Na Mecânica Quântica, quando um átomo absorve um fóton:

(a ) a massa do átomo aumenta.

(b ) a energia do átomo aumenta.

(c ) a massa do átomo diminui.

(d ) o átomo não sofre uma transição quântica.

B -Sobre a Mecânica Quântica é falso que:

1-( ) A equação de Schrödinger é um dos postulados.

2-( ) Obtém-se o valor de uma grandeza física em um estado bem definido aplicando o operador da grandeza à função de onda do estado.

3-( ) A função de onda plana, solução da equação de Schrödinger, representa uma partícula em uma posição bem definida.

4-( ) As funções de onda precisam ser normalizadas.

5-( ) As funções de onda de um sistema físico precisam tender a zero se a variável de posição tende a infinito.

Faça a escolha correta e justifique:

A energia no estado 𝑛=2 de um elétron confinado em uma caixa unidimensional de comprimento 𝐿 = 0,1 𝑛𝑚 é:

(a ) 3,79 eV

(b ) 74,5 eV

(c ) 206 eV

(d ) 151 eV.

Pode-se aplicar o modelo de Bohr para o átomo de Hélio (𝑍=2) ionizado.

(a ) Calcule a energia potencial U (em 𝑒𝑉) do elétron no estado 𝑛=3.

(b ) Determine o mínimo comprimento de onda da radiação emitida por transições eletrônicas que terminem no estado quântico 𝑛=5.

Em um experimento do efeito fotoelétrico foi encontrado o potencial de corte em função dos comprimentos de onda no lítio, como representado na figura

A partir da informação contida na figura, determine:

a) O valor da constante de Planck

b) A função de trabalho do lítio (em eV)