Lista 2 física quântica

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Lista 2 física quântica

  1. 1. Universidade Federal do Pampa – Campus Uruguaiana Curso: Ciências da Natureza Disciplina: Matéria e Radiações Prof. Msc. Charles Guidotti Lista de Exercícios 2 – Física Quântica 1) Coloque as radiações a seguir em ordem decrescente da energia dos fótons correspondentes: (a) luz amarela de uma lâmpada de vapor de sódio; (b) raio gama emitido por um núcleo radioativo; (c) onda de rádio emitida pela antena de uma estação de rádio comercial; (d) feixe de microondas emitido pelo radar de controle de trafego aéreo de um aeroporto. 2) Uma lâmpada ultravioleta emite luz com um comprimento de onda de 400 nm, com uma potência de 400 W. Uma lâmpada infravermelha emite luz com um comprimento de onda de 700 nm, também com uma potência de 400 W. (a) Qual das duas lâmpadas emite mais fótons por segundo? (b) Quantos fótons por segundo emite esta lâmpada? 3) A figura abaixo mostra vários gráficos, do potencial de corte em função da frequência da luz incidente, obtidos com alvo de césio, potássio, sódio e lítio. (a) Coloque os alvos na ordem dos valores das funções trabalho, começando pela maior. (b) Coloque os gráficos na ordem dos valores de h, começando pelo maior. 4) Determine o valor da função trabalho Φ do Sódio a partir da figura do exercício anterior. (R.2,3 eV) 5) A luz amarela de uma lâmpada de sódio, usada na iluminação de estradas, tem o comprimento de onda de 589 nm. Qual a energia de um fóton emitido por uma dessas lâmpadas? (R. 2,11 eV)
  2. 2. 6) Certo fóton de raios-X tem o comprimento de onda de 35,0 pm. Calcular: (a) energia do fóton; (b) a sua frequência; (c) o seu momento linear. (R. (a) 35,4 keV; (b) 8,6 x 1018 Hz; (c) 35,4 keV/c) 7) Quais são: (a) a frequência; (b) o comprimento de onda e (c) o momento de um fóton, cuja energia é igual à energia de repouso do elétron? (R. (a) 1,24 x 1020 Hz; (b) 2,43 pm; (c) 0,511 MeV/c) 8) O leitor precisa escolher um elemento para uma célula fotoelétrica que funcione com luz visível. Quais dos seguintes elementos são apropriados (a função trabalho aparece entre parênteses): Tântalo (4,2 eV); tungstênio (4,5 eV); alumínio (4,2 eV), bário (2,5 eV), lítio (2,3 eV)? 9) Explique o efeito fotoelétrico. 10) Uma luz mais brilhante ejetará mais elétrons de uma superfície fotossensível do que uma luz mais fraca de mesma frequência? 11) Uma luz de alta frequência ejetará um maior número de elétrons do que uma luz de baixa frequência? 12) O que significa o termo quantum? Qual é a energia total contida em um feixe monocromático formado por n fótons de frequência f? 13) Um feixe luminoso incide na superfície de uma placa de sódio, produzindo uma emissão fotoelétrica. Mostre que o comprimento de onda da luz incidente pode ser dado por . 14) Explique o efeito Compton. 15) Um feixe de raios X de comprimento de onda = 22 pm (energia dos fótons = 56 KeV) é espalhado por um alvo de carbono e o feixe espalhado é detectado a 85° com o feixe incidente. Qual é o deslocamento de Compton do feixe espalhado? (R. 2,21 pm) 16) Compare o espalhamento de Compton de raios X (l aprox. 20 pm) e de luz visível (l aprox. 500 nm) para um mesmo ângulo de espalhamento. Em qual dos dois casos (a) o deslocamento de Compton é maior, (b) o deslocamento relativo do comprimento de onda é maior, (c) a variação relativa da energia dos fótons é maior e (d) a energia transferida para os elétrons é maior? 17) Um feixe luminoso com um comprimento de onda de 2,4 pm incide em um alvo que contem elétrons livres. (a) Determine o comprimento de onda da luz espalhada a 30o com a direção do feixe incidente. (b) Faça o mesmo para um ângulo de espalhamento de 120o . 18) Quando a luz se comporta como uma onda? Quando ela se comporta como partícula?
  3. 3. 19) Descreva o experimento da dupla fenda e explique os resultados alcançados pelo mesmo. 20) Explique por que podemos pensar em um elétron, ou qualquer outra partícula, como uma onda de matéria que transfere energia e momento a outras partículas de matéria em eventos pontuais. 21) Qual é o comprimento de onda de de Broglie de um elétron com uma energia cinética de 120 eV? 22) O que representa a função de onda? 23) Como determinar a função de onda Y correspondente a uma partícula?

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