P4 de Física 4 - FIS1061 da PUCRIO - 2017.1

Um laser é capaz de gerar pulsos de radiação com uma potência máxima de valor

. Ele é focalizado em uma superfície de área de um plasma de elétrons de alta densidade. Essa superfície está perpendicular à direção de propagação.

(a) Determine a intensidade 𝐼 da radiação na superfície considerada. Determine também a pressão de radiação sobre esse plasma lembrando que ele se comporta como um meio perfeitamente refletor.

No Potássio (K) o comprimento de onda acima do qual não existe o efeito fotoelétrico é

𝜆 = 558 𝑛𝑚.

(b) Obtenha a função trabalho do Potássio

(c) Calcule o potencial de frenagem no Potássio para uma radiação incidente de comprimento de onda 450 𝑛𝑚

Em experimento com anéis de Newton o raio de curvatura da lente é 𝑅 = 6,0 𝑚 e seu diâmetro vale 𝑑 = 10 𝑚𝑚. O comprimento de onda é 589 𝑛𝑚. Admita que haja anéis de Newton até a borda da lente,

(a) Determine o número de anéis claros formados.

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.

(b1) 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.

A energia total E de uma partícula livre é o sêxtuplo do valor de sua energia de repouso . (a) Obtenha a energia cinética K e o momento linear p dessa partícula. Dê as respostas 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.

(b2) 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 polarização de uma onda eletromagnética está representada por

;

,

onde .

Demonstre o tipo de polarização (linear, circular ou elíptica) dessa onda. Caso seja linear não precisa determinar o ângulo de inclinação do vetor elétrico. Se for elíptica ou circular, não precisa demonstrar se a polarização é à esquerda ou à direita.

Um elétron livre se move no sentido positivo do eixo x com velocidade v. Ele obedece a equação de onda de Schrödinger. Essa equação para o citado elétron tem uma função de onda dada por Ψ(𝑥,𝑡) = .

Um feixe de raios X com energia de 22 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 espalhados 𝐸𝛾 com o comprimento de onda máximo. Determine a energia cinética 𝐾𝑒 dos elétrons espalhados a partir da lei de conservação da energia.

A linha D do espectro de Sódio é um dubleto (duas linhas próximas) com comprimentos de onda 𝜆1 = 589 𝑛𝑚 e 𝜆2 = 589,6 𝑛𝑚. Uma rede de difração permite observar esse dubleto no limite da resolução. Mais ainda, a terceira ordem (𝑚 = 3) possui um ângulo de 10° com a normal à tela de observação. Determine:

(a) o espaçamento entre as ranhuras.

(b) o número 𝑁 de ranhuras da rede.