1. O documento apresenta constantes físicas e exercícios sobre diversos tópicos da física atômica e ondas eletromagnéticas, como o modelo atômico de Bohr, espectroscopia atômica, efeito fotoelétrico e difração.

1. 1ª Lista de Exercícios - Guia de Estudos
QFL 2141/3100
Constantes físicas:
- ve locidade d a lu z (c )= 3x 108 m.s - 1
- constante de Plank ( h )= 6 ,62 6x1 0- 3 4 J. s
- ma s sa do e lé tro n (me ) = 9 ,1 x1 0- 3 1 k g
- pe rmissivid ade no vácu o ( ε0 )= 8 ,8 554x 10- 1 2 C 2 .J- 1 .m- 1
- c a rga do e lé tro n (e) = 1 ,6 022x 10- 1 9 C
- constante de Hidberg: ( R ) = 1 ,0 97 x107 m- 1
1 . i - E x p l i q u e e m l i n h a s g e r a i s a o r i g e m d o s e l e m e n t o s . i i - A
c o n v e r s ã o d e H e m H e e m u m a e s t r e l a d u r a b i l h õ e s d e a n o s .
J u s t i f i q u e .
2 . “ A g r a n d e d i v e r s i d a d e d a s p r o p r i e d a d e s d a m a t é r i a é d e v i d a à
e x i s t ê n c i a d e u m g r a n d e n ú m e r o d e e l e m e n t o s n a t u r a i s ” . A f r a s e é
c o r r e t a o u n ã o ?
3 . Q u a i s s ã o a s p r i n c i p a i s p r o p o s i ç õ e s d a t e o r i a a t ô m i c a d e D a l t o n ?
Q u a i s d e l a s n ã o e s t ã o d e a c o r d o c o m a v i s ã o m o d e r n a d o á t o m o ?
J u s t i f i q u e .
4 . D o i s c o m p o s t o s A e B , c o n s t i t u í d o s d e F e e C l , c o n t ê m ,
r e s p e c t i v a m e n t e , 1 , 2 7 0 g e 1 , 9 0 4 g d e c l o r o p a r a c a d a g r a m a d e
F e . Q u a l s e r i a u m a p o s s í v e l p r o p o r ç ã o e n t r e o f e r r o e o c l o r o e m
c a d a c o m p o s t o ? C o r r e l a c i o n e o s e u r e s u l t a d o c o m a l e i d a s
p r o p o r ç õ e s m ú l t i p l a s .
5 . O q u e é u m a a m p o l a d e C r o o k e s ( o u t u b o d e d e s c a r g a ) ? D e s c r e v a
o c o m p o r t a m e n t o d o s r a i o s c a t ó d i c o s e d o s r a i o s c a n a l q u a n d o é
a p l i c a d o u m c a m p o e l é t r i c o o u m a g n é t i c o e x t e r n o .
6 . E x p l i q u e a c o m p l e m e n t a r i d a d e e n t r e o s t r a b a l h o s d e s e n v o l v i d o s
p o r J . J . T h o m s o n e A . M i l l i k a n .
7 . M u i t o s l i v r o s d i d á t i c o s d o s e g u n d o g r a u d e s c r e v e m q u e o
r e s u l t a d o e s p e r a d o d o b o m b a r d e a m e n t o d e u m a f o l h a f i n a d e o u r o
p o r p a r t í c u l a s a l f a ( e x p e r i m e n t o d e R u t h e r f o r d , M a r s d e n , G e i g e r )
s e r i a o d e q u e a m a i o r p a r t e d a s p a r t í c u l a s f o s s e r e f l e t i d a e n ã o
q u e a m a i o r p a r t e d e l a s t i v e s s e s u a t r a j e t ó r i a i n a l t e r a d a . P o r q u e
e s t a d e s c r i ç ã o , a p e s a r d e i n c o r r e t a , é m a i s f a c i l m e n t e a s s i m i l a d a ,

2. 2
l e v a n d o e m c o n s i d e r a ç ã o o m o d e l o d o á t o m o d e T h o m s o n ?
E x p l i q u e .
8 . U m c e r t o e l e m e n t o a p r e s e n t a u m r a i o d e 0 , 1 5 n m . S e o s e u n ú c l e o
t e m u m r a i o d e 1 , 5 x 1 0 - 6
n m , c o m p a r e a d e n s i d a d e d e n ú c l e o c o m a
d e n s i d a d e d o á t o m o . ( v o l u m e d a e s f e r a 4 / 3 π r 3
) .
9 . O q u e d e f i n e o n ú m e r o a t ô m i c o e o n ú m e r o d e m a s s a ? P o r q u e o
n ú m e r o d e m a s s a n ã o é i g u a l a m a s s a a t ô m i c a d o e l e m e n t o ?
1 0 . O c l o r o o c o r r e n a t u r a l m e n t e c o m o a m i s t u r a d e d o i s i s ó t o p o s :
3 5
C l ( 3 4 , 9 7 u m a ) e 3 7
C l ( 3 6 , 9 7 u m a ) . U m a v e z q u e a a b u n d â n c i a
d o 3 5
C l é 7 5 , 7 7 % , q u a l é a m a s s a a t ô m i c a d o c l o r o ?
1 1 . U m a e s t a ç ã o d e F M o p e r a n a f r e q ü ê n c i a d e 8 8 , 9 M H z . Q u a l é o
c o m p r i m e n t o d e o n d a d e s t a r a d i a ç ã o e m m e t r o s ?
1 2 . U m s i s t e m a d e c o m u n i c a ç ã o e n t r e u m a b a s e e m t e r r a e
s u b m a r i n o s s u b m e r s o s o p e r a e n v i a n d o o n d a s d e r á d i o d e
c o m p r i m e n t o d e o n d a d e 3 , 9 6 x 1 0
6
m . Q u a l é a f r e q ü ê n c i a d e s t a s
o n d a s d e r á d i o ?
1 3 . A l u z v e r d e t e m o c o m p r i m e n t o d e o n d a d e a p r o x i m a d a m e n t e
5 x 1 0
2
n m . C a l c u l e a e n e r g i a e m j o u l e s d e u m f ó t o n e d e u m m o l
d e f ó t o n s d e l u z v e r d e .
1 4 . C o m p a r e a e n e r g i a d e u m m o l d e f ó t o n s d a l u z v e r d e d o
e x e r c í c i o a n t e r i o r c o m u m m o l d e f ó t o n s d e r a i o s X d e
c o m p r i m e n t o d e o n d a 2 , 3 6 n m . Q u a l t e m m a i o r e n e r g i a ? Q u a l é a
r a z ã o e n t r e e s t a s e n e r g i a s ?
1 5 . i - A e n e r g i a m í n i m a p a r a r e m o v e r u m e l é t r o n d a s u p e r f í c i e d o
c é s i o m e t á l i c o é i g u a l a 3 , 1 4 x 1 0 - 1 9
J . D e t e r m i n e a p a r t i r d e q u e
c o m p r i m e n t o d e o n d a d e l u z é p o s s í v e l o b s e r v a r a f o r m a ç ã o d e
u m a f o t o c o r r e n t e d o c é s i o m e t á l i c o ? i i - S u p o n d o q u e a l u z
i n c i d e n t e s o b r e a s u p e r f í c i e d o c é s i o m e t á l i c o p o s s u a
c o m p r i m e n t o d e o n d a 5 0 n m m e n o r d o q u e o c a l c u l a d o , d e t e r m i n e
a v e l o c i d a d e d o e l é t r o n e j e t a d o . i i i - C o n s i d e r e a g o r a , q u e a l u z
i n c i d e n t e t i v e s s e u m c o m p r i m e n t o d e o n d a 5 0 n m m a i o r q u e o
c a l c u l a d o , o q u e s e r i a o b s e r v a d o ?
1 6 . E x p l i q u e d e f o r m a s u c i n t a c o m o a s p r o p o s i ç õ e s d e P l a n c k s e
i n s e r e m n o m o d e l o a t ô m i c o d e B o h r .
1 7 . C a l c u l e s e g u n d o o m o d e l o d e B o h r o s r a i o s e a s e n e r g i a s d e
u m e l é t r o n d o á t o m o d e h i d r o g ê n i o c o r r e s p o n d e n t e s a o s t r ê s
p r i m e i r o s n ú m e r o s q u â n t i c o s ( n = 1 , 2 e 3 ) .

3. 3
1 8 . C o n s i d e r a n d o o s n í v e i s d e e n e r g i a n = 1 ; n = 2 ; n = 3 e n = 4 d o
á t o m o d e h i d r o g ê n i o :
a ) q u a n t a s r a i a s d e e m i s s ã o s ã o p o s s í v e i s a d m i t i n d o a p e n a s e s t e s
n ú m e r o s q u â n t i c o s ?
b ) q u a l d e s t a s l i n h a s a p r e s e n t a m a i o r c o m p r i m e n t o d e o n d a ?
1 9 . C a l c u l e o c o m p r i m e n t o d e o n d a d a r a d i a ç ã o e m i t i d a n a
t r a n s i ç ã o d e u m e l é t r o n n o á t o m o d e h i d r o g ê n i o d o n í v e l n = 2 p a r a
n = 1 . E m q u e r e g i ã o d o e s p e c t r o e l e t r o m a g n é t i c o e l e s e e n c o n t r a ?
C o m p a r e e s t e r e s u l t a d o c o m a t r a n s i ç ã o d o n í v e l n = 3 p a r a n = 2 .
2 0 . Q u a l é a e n e r g i a e m k J . m o l - 1
, n e c e s s á r i a p a r a r e m o v e r u m
e l é t r o n d o n í v e l n = 1 p a r a n = ∞? Q u a l é o n o m e q u e s e d á a e s s a
e n e r g i a ?
2 1 . C o m e n t e s o b r e a u t i l i z a ç ã o d a e m i s s ã o a t ô m i c a n o c o t i d i a n o .
2 2 . i - E x p l i q u e o q u e é o f e n ô m e n o d a d i f r a ç ã o e e m q u e c o n d i ç õ e s
e l e o c o r r e ; i i - C a l c u l e o c o m p r i m e n t o d e o n d a e m n m d e u m a
p e s s o a d e 9 4 k g q u e s e m o v i m e n t a a u m a v e l o c i d a d e d e 1 0 k m . h -
1
. i i i - Q u a l d e v e s e r a v e l o c i d a d e ( m . s - 1
) d e s t a p e s s o a p a r a q u e o
c o m p r i m e n t o d e o n d a a s s o c i a d o s e j a i g u a l a 1 2 0 0 n m ?
2 3 . U m f e i x e d e e l é t r o n s t e m v e l o c i d a d e d e 1 , 3 x 1 0 8
m . s - 1
. a ) q u a l é
o c o m p r i m e n t o d e o n d a a s s o c i a d o a e s t e s e l é t r o n s ? b ) p a r a q u e
s e j a o b s e r v a d a d i f r a ç ã o d e s t e f e i x e d e e l é t r o n s q u a l d e v e s e r a
d i s t â n c i a e n t r e o s e l e m e n t o s q u e c o m p õ e m o s i s t e m a d e d i f r a ç ã o ?
2 4 . O q u e é u m a o n d a e s t a c i o n á r i a ? O q u e s ã o n ó s e a n t i - n ó s . P o r
q u e n a d e s c r i ç ã o d a m e c â n i c a q u â n t i c a a o n d a a s s o c i a d a a u m
e l é t r o n t e m q u e s e r c o n s i d e r a d a c o m o u m a o n d a e s t a c i o n á r i a ?
2 5 . S e g u n d o a m e c â n i c a q u â n t i c a q u a l é o s i g n i f i c a d o a t u a l p a r a o s
n ú m e r o s q u â n t i c o s , n , λ, m λ e m s ( o u s ) ? T r a c e u m p a r a l e l o c o m o
s i g n i f i c a d o d o s n ú m e r o s q u â n t i c o s d o m o d e l o d e B o h r -
S o m m e r f e l d .
2 6 . O q u e é u m a f u n ç ã o d e d e n s i d a d e d e p r o b a b i l i d a d e ?
2 7 . C o n s i d e r a n d o u m e l é t r o n n o e n f o q u e d a m e c â n i c a q u â n t i c a ,
q u a l é d i f e r e n ç a e n t r e a s s e g u i n t e s r e p r e s e n t a ç õ e s : n u v e m
e l e t r ô n i c a ; s u p e r f í c i e l i m i t e e d i a g r a m a d e c o n t o r n o ?
2 8 . O q u e é u m o r b i t a l ? O q u e s ã o o r b i t a i s d e g e n e r a d o s ?
E x e m p l i f i q u e .

4. 4
2 9 . É c o r r e t o a f i r m a r q u e e m u m m e s m o á t o m o u m e l é t r o n s i t u a d o
e m u m o r b i t a l c o m n ú m e r o q u â n t i c o p r i n c i p a l n a p r e s e n t a m a i o r
e n e r g i a q u e e m u m o r b i t a l d e n ú m e r o q u â n t i c o p r i n c i p a l n - 1 ?
3 0 . R e s p o n d a :
a ) Q u a n d o n = 4 , q u a i s o s v a l o r e s p o s s í v e i s d e λ?
b ) Q u a n d o λ é i g u a l a 2 , q u a i s o s v a l o r e s p o s s í v e i s d e mλ ?
c ) D e s c r e va o o r b i t a l q u e c o r r e s p o n d e a o s n ú m e r o s q u â n t i c o s n = 4 ;
λ= 1 e m λ = - 1 .
d ) S e u m a s u b c a m a d a ( λ) a s s u m e o v a l o r g , q u a i s s ã o p o s s í v e i s
n ú m e r o s q u â n t i c o s mλ ?
3 1 . F a ç a a d i s t r i b u i ç ã o e l e t r ô n i c a u s a n d o a n o t a ç ã o
e s p e c t r o s c ó p i c a ( p e x: 1 s 2
, 4 d 1
) e d e c a i x a s ( p e x p a r a o r b i t a i s p :
p x ; p y ; p z = ) , p a r a u m s i s t e m a d e 4 e l é t r o n s , 6 e l é t r o n s , 1 0
e l é t r o n s e 2 6 e l é t r o n s . D e s i g n e o s n ú m e r o s q u â n t i c o s p a r a o s
e l é t r o n s d o m a i o r n í v e l e n e r g é t i c o e m c a d a u m a d a s s é r i e s .
I n d i q u e n o s s i s t e m a s a c i m a q u a i s s ã o o s á t o m o s d i a m a g n é t i c o s e
p a r a m a g n é t i c o s .
3 2 . F a ç a a d i s t r i b u i ç ã o e l e t r ô n i c a i n d i v i d u a l m e n t e p a r a o s
s e g u i n t e s p a r e s d e á t o m o s / í o n s :
a ) H / H +
/ H -
b ) H e / H e +
c ) C a / C a +
/ C a 2 +
d ) C l / C l +
/ C l -
e) F e / F e 2 +
/ F e 3 +
P r o f . G i a n l u c a C . A z z e l l i n i