P4 de Física 4 - FIS1061 da PUCRIO - 2016.2

Um avião se encontra a 10 km de um transmissor de rádio. Ele recebe um sinal eletromagnético com o campo elétrico eficaz provindo desse transmissor. Considere o sinal chegando ao avião na forma de uma onda plana. Encontre a potência de transmissão (P) se a irradiação é feita em uma semiesfera.

Responda corretamente e justifique suas opções:

d-( ) Há 188 máximos secundários existentes entre o máximos principais de ordem m = 18 e

m = 20 para uma rede de difração com N = 190 ranhuras.

Responda corretamente e justifique suas opções:

a-( ) Não é nulo o divergente do campo magnético gerado por uma corrente elétrica dependente do tempo existente no fio que, enrolado, constitui a bobina.

b-( ) É nulo o rotacional do campo magnético em um ponto do espaço vazio entre as placas de um capacitor que está sendo carregado por uma fonte de tensão constante.

Responda corretamente e justifique suas opções:

c-( ) Duas ondas Eletromagnéticas coerentes e com polarizações perpendiculares entre si geram interferência ao se superporem.

De acordo com a Mecânica Quântica, calcule o momento angular de um elétron no átomo de Hidrogênio para o nível de energia 𝑛 = 3 ; 𝑙 = 2 ;𝑚 = 0. Obtenha o valor da energia do átomo nesse estado.

A energia cinética K de uma partícula livre possui o quádruplo do valor de sua energia de repouso . Encontre a sua velocidade u em função de c e obtenha o seu momento linear p em termos de m e c.

A figura ao lado mostra os níveis de energia (para n = 1, 2, 3, 4) de um elétron em um certo átomo. As distâncias verticais entre as linhas são proporcionais às diferenças entre as energias dos níveis. Responda as questões abaixo justificando a resposta de acordo com o modelo de Bohr.

(b) Uma das transições indicadas resulta na absorção de um fóton com menor comprimento de onda do que as outras absorções. Diga qual é essa transição indicando a letra que corresponde a ela e a justifique.

A figura ao lado mostra os níveis de energia (para n = 1, 2, 3, 4) de um elétron em um certo átomo. As distâncias verticais entre as linhas são proporcionais às diferenças entre as energias dos níveis. Responda as questões abaixo justificando a resposta de acordo com o modelo de Bohr.

(a) Uma das transições indicadas resulta na emissão de um fóton com menor energia do que as outras emissões. Indique a letra que corresponde a ela e a justifique.

Segundo de Broglie deve-se observar fenômenos de interferência e difração causados por partículas em movimento através de obstáculos adequados. De acordo com essa concepção, observou-se:

(a) difração de pessoas atravessando portas.

(b) difração de feixe de elétrons por monocristais de Níquel.

(c) espalhamento da luz pelas janelas das casas.

(d) propriedades corpusculares dos fótons

Um feixe de raios X com energia de 25 keV incide sobre um bloco material. Considere a ocorrência de efeito Compton com os elétrons quase livres desse bloco, desprezando sua função trabalho.

(a) Obtenha a energia dos fótons espalhadosem um ângulo 𝜃 = 180°. Determine a energia cinética dos elétrons espalhados.

Faça a escolha correta e justifique: Na radiação do corpo negro, a energia média de um oscilador depende da frequência de oscilação, segundo Planck. É correto afirmar que:

(a) a energia média independe da temperatura.

(b) o oscilador não emite radiação no modo fundamental.

(c) a intensidade da radiação é quantizada.

(d) os osciladores na parede da cavidade oscilavam com energias discretas

Em experimento com anéis de Newton verificou-se a presença de um ponto escuro no centro da imagem. Diga se é Falso ou Verdadeiro e justifique.

Calcule o maior comprimento de onda da radiação emitida por uma transição eletrônica que termine no estado quântico de ordem n = 5 no átomo de Hidrogênio (Z = 1), segundo o modelo de Bohr.

Uma rede de difração com 180 ranhuras por mm é iluminada na perpendicular com luz que contém os comprimentos de onda 𝜆1 = 400 𝑛𝑚 e 𝜆2 = 500 𝑛𝑚. Encontre a primeira posição angular mais próxima do centro da imagem na qual há superposição dos máximos desses diferentes comprimento de onda

A segunda franja escura de uma figura de interferência no experimento de dupla fenda de Young está a 1,2 cm do máximo central. A distância entre as fendas é igual a 800 comprimentos de onda da luz monocromática que incide perpendicularmente ao plano das fendas. Obtenha a distância entre o plano das fendas e a tela de observação.

A energia total E de uma partícula livre é o quíntuplo do valor de sua energia de repouso . Obtenha a energia cinética K e o momento linear p dessa partícula. Dê as respostas em termos de m e c.

A partir dos princípios da Relatividade Restrita obtenha a relação entre o tempo próprio medido por um observador que se move com velocidade relativística em relação a outro referencial e o intervalo de tempo medido pelo observador no outro referencial (dito estacionário).