Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

Observe a figura abaixo, em que estão representadas as energias dos quatro primeiros níveis de energia para o átomo de hidrogênio.

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Fonte: FUNCERN, 2017

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Sobre um átomo de hidrogênio no estado fundamental incidem dois fótons, cujas energias são 13,20 eV e 10,20 eV, respectivamente.

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Nesse caso, será absorvida a energia do fóton com

O técnico do laboratório de ensino da UFJF precisa filtrar um feixe de elétron para garantir que todas as partículas saindo do canhão cheguem num alvo com a mesma velocidade. Para isso, ele monta um experimento com geradores de campos elétricos, magnéticos e um anteparo furado por um buraco muito pequeno.

Como mostrado na figura abaixo, os elétrons são acelerados por uma diferença de potencial de 2 kV.

Ao sair do acelerador, os elétrons se propagam ao longo do eixo z. Numa região do espaço, os campos elétricos $\overrightarrow{E}$ e magnéticos $\overrightarrow{B}$ são perpendiculares entre si e paralelos aos eixos x e y, respectivamente, nos sentidos positivos dos eixos. O buraco do anteparo foi colocado no eixo z.

Sabendo que o campo magnético tem um modulo de 0,1 Tesla e que a razão carga/massa do elétron vale 1,76 x 10¹¹ C/kg, qual valor o campo elétrico deve ter para o feixe passar pelo buraco do anteparo?

Em equipamentos de mamografia é muito importante um pequeno ponto focal para se alcançar uma alta resolução espacial para visualização, principalmente de microcalcificações. Com relação ao ponto focal em mamografia, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta:

I. Deve-se inclinar o tubo para alcançar um ponto focal efetivo menor.

II. Ao inclinar o tubo, o feixe central fica paralelo à parede torácica.

III. Pontos focais efetivos em mamografia devem estar entre 0,1 e 0,3 mm.

IV. O cátodo é posicionado do lado da parede torácica.

Estão corretas as afirmativas:

Analise as figuras 1 e 2, que representam um experimento com fótons e um com elétrons, respectivamente.

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Figura 1

após 21 fótons após 1000 fótons após 10000 fótons

Fonte: ZEMANSKY, SEARS. Física IV. 12ª ed. São Paulo: Pearson. 2008. p.207.

Figura 2

após 28 elétrons após 1000 elétrons após 10000 elétrons

Fonte: ZEMANSKY, SEARS. Física IV. 12ª ed. São Paulo: Pearson. 2008. p.226.

Na figura 1, os fótons foram individualmente emitidos em direção a um obstáculo no formato de dupla fenda. Na figura 2, os elétrons também foram emitidos individualmente em direção ao obstáculo no formato de dupla fenda.

A semelhança entre os padrões nas imagens obtidos demonstra que

Observe o gráfico abaixo que representa a predominância dos efeitos da interação de fótons com a matéria.

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E(MeV)

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Adaptado de: SÁ, José R.et al. Interação da Física das Radiações com o Cotidiano: uma prática multidisciplinar para o Ensino de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física. São Paulo, v.39, n.1, 2017.

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Considerando que os fenômenos mais comuns na interação de fótons com a matéria, na faixa de energia de 10 keV a 100 MeV, são os efeitos Rayleigh, fotoelétrico, Compton e da produção de pares elétronpósitron, é correto afirmar que

Um elétron, de massa m e carga q = -e, devido à atração coulombiana, fica em órbita circular ao redor de um próton em repouso. A massa e a carga do próton valem, respectivamente, M e Q = +e. De acordo com o modelo de Bohr, o elétron só pode ocupar órbitas nas quais o seu momento angular obedeça a equação abaixo:

$L=n\frac{h}{2\pi }$

onde h é chamada “constante de Planck” e n é um número inteiro (n = 1, 2, 3, ...), conhecido como “número orbital”. Adote k como a constante eletrostática do vácuo, v a velocidade do elétron e sua órbita e R o raio da órbita do elétron. Considerando-se o elétron na n-ésima órbita, ou seja, na órbita caracterizada pelo número orbital de valor genérico n, e desprezando-se a interação gravitacional entre o elétron e o próton, determine a energia total do sistema.

Um átomo excitado pode emitir energia na forma de radiação eletromagnética. Analise as informações abaixo em relação a este fenômeno:

I) Para que haja emissão de energia, é preciso que um dos elétrons seja arrancado do átomo.

II) Para que haja emissão de energia, um dos elétrons tem que se deslocar para um nível de energia mais baixo.

III) A frequência da energia emitida só depende da órbita do elétron.

Assinale a alternativa CORRETA:

Com um certo material, cujas camadas atômicas interdistam de uma distancia d, interage um feixe de radiação que é detectado em um ângulo θ conforme a figura. Tal experimento é realizado em duas situações: (I) o feixe é de raios X monocromáticos, com sua intensidade de radiação medida por um detector, resultando numa distribuição de intensidade em função de θ, com valor máximo para θ = α, e (II) o feixe é composto por elétrons monoenergéticos, com a contagem do número de elétrons por segundo para cada ângulo medido, resultando no seu valor máximo para θ = β. Assinale a opção com possíveis mudanças que implicam a alteração simultânea dos ângulos α e β medidos.

Todo serviço de radiodiagnóstico deve possuir um programa de monitoração individual, onde devem ser utilizados dosímetro individual de leitura indireta por todo indivíduo que trabalha com radiação ionizante. Sendo assim, analise as afirmativas a seguir, dê valores de Verdadeiro (V) e Falso (F).

( ) Em caso de exposição acidental envolvendo altas doses, fornecer informações para investigação e suporte para acompanhamento médico e tratamento.

( ) A obrigatoriedade do uso de dosímetro individual pode ser dispensada, a critério da autoridade sanitária local e mediante ato normativo, para os serviços odontológicos com equipamento periapical e carga de trabalho máxima inferior a 4 mA.min/semana.

( ) Quando os valores mensais relatados de dose efetiva forem superiores a 50 mSv, os titulares devem providenciar uma investigação especial e, havendo uma provável exposição do usuário do dosímetro, devem submeter o usuário a uma avaliação de dosimetria citogenética.

( ) A grandeza operacional para verificar a conformidade com os limites de dose em monitoração individual externa é a dose equivalente.

Assinale a alternativa que representa a sequência correta de cima para baixo:

No teste de sistema de colimação e alinhamento do eixo central do feixe de raios X para equipamentos de raios X, analise as afirmativas a seguir, dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).

( ) Na avaliação do alinhamento central, se a imagem da esfera do topo do cilindro estiver dentro do primeiro círculo, a inclinação é < 1,5º.

( ) Na avaliação do alinhamento central, se a imagem da esfera do topo do cilindro estiver entre o primeiro e o segundo círculo, a inclinação é < 3,0º.

( ) Na avaliação da coincidência do campo luminoso com o campo de radiação, a distância entre as bordas de ambos os campos não deve exceder 2% da distância entre o ponto focal e a mesa.

( ) Na avaliação da coincidência do campo luminoso com o campo de radiação, a soma dos desvios entre as bordas de ambos os campos não deve exceder 10% da distância entre o ponto focal e a mesa.

Assinale a alternativa que representa a sequência correta de cima para baixo:

Desde o modelo atômico de Bohr, outros conceitos de átomo contribuem para estabelecer um modelo atômico condizente com os fenômenos observados.

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Nesse percurso, a compreensão atual do átomo constitui