P2 de Física 4 da USP - 2012

A superfície do Sol está a uma temperatura de , enquanto a superfície da supergigante vermelha Betelgeuse está a uma temperatura de .

Sabendo que a potência irradiada por Betelgeuse é vezes a potência irradiada pelo Sol, determine a razão entre o raio de Betelgeuse e o raio do Sol.

Admita que as duas estrelas possam ser tratadas como corpos negros.

Uma fenda estreita é iluminada por uma fonte monocromática puntiforme a uma distância da fenda, produzindo uma figura de difração sobre uma tela distante de da fenda.

A distância entre os mínimos adjacentes ao máximo principal nessa figura é de .

1. Se a largura da fenda for duplicada, qual será a nova distância entre os mínimos adjacentes ao máximo principal na figura de difração? Justifique sua resposta.
2. Nas condições do enunciado, uma segunda fonte puntiforme , idêntica mas não coerente com a primeira fonte, é colocada a uma distância da fonte original, paralelamente à direção da largura da fenda.

Qual é o menor valor de para que ainda seja possível identificar pela figura de difração na tela a presença de duas fontes distintas?

Numa experiência de espalhamento de raios por um alvo de grafite (efeito Compton) verifica-se que a intensidade dos raios espalhados num ângulo , medido a partir da direção de incidência, em função do comprimento de onda é dada pela curva abaixo, onde e .

1. Qual é o comprimento de onda dos raios incidentes? Justifique.
2. Calcule o ângulo de espalhamento .
3. Deduza a fórmula para a energia cinética do elétron no espalhamento em função de , , e ?
4. Qual seria a equação para se os raios fossem espalhados por prótons em repouso ao invés de elétrons?

Uma lâmpada de luz ultravioleta é coberta com um filtro que permite apenas a passagem de luz de comprimento de onda igual a .

Quando a luz transmitida incide sobre uma superfície metálica, observa-se um fluxo de elétrons emergindo do metal.

1. Se a intensidade da luz que atinge a superfície é dobrada,
1. mais elétrons são emitidos por unidade de tempo.
2. os elétrons emitidos têm maior energia.
3. as afirmativas e são falsas.
4. as afirmativas e são verdadeiras.

Justifique sua resposta. Não basta indicar a alternativa correta.

2. O filtro é substituído por outro que transmite apenas luz com comprimento de onda de e a lâmpada é ajustada para que a intensidade luminosa incidindo sobre a superfície permaneça a mesma que para luz de comprimento de onda de .

Com a luz de comprimento de onda de ,

1. mais elétrons são emitidos por unidade de tempo.
2. os elétrons emitidos têm maior energia.
3. as afirmativas e são falsas.
4. as afirmativas e são verdadeiras.

Justifique sua resposta. Não basta indicar a alternativa correta.

Ondas longas de rádio, com comprimento de onda , de uma estação radioemissora podem chegar a um receptor por dois caminhos diferentes.

Um deles é uma trajetória retilínea do emissor até o receptor, a uma distância .

O segundo envolve uma reflexão na ionosfera (camada de moléculas de ar ionizadas, quase no topo da atmosfera) que está a uma altura da superfície da Terra.

Admita que a reflexão ocorra num ponto a meio caminho do emissor e do receptor e que a onda sofra uma mudança de fase de radianos ao ser refletida pela ionosfera.

1. Que condições devem ser obedecidas entre , e para que haja uma interferência destrutiva entre o feixe direto e o feixe refletido?
2. A ionosfera começa a uma altura de aproximadamente . Se a frequência do emissor é igual a e a distância entre a estação e o receptor é igual a mostre que nenhum sinal é recebido pelo receptor.

Dado: Velocidade da luz