Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

Em relação aos postulados de Bohr sobre a natureza dos átomos, assinale com V as afirmativas verdadeiras e com F as falsas.

( ) A energia da radiação eletromagnética irradiada, quando um elétron salta entre um estado estacionário de número quântico orbital n_i para um outro estado estacionário caracterizado pelo número quântico orbital n_f, é proporcional a (1/n_f – 1/n_i)², n_i > n_f.

( ) Os elétrons em um átomo se movem em órbitas circulares ao redor do núcleo sob a influência da atração coulombiana sem irradiar. Essas órbitas estáveis são denominadas estados estacionários, e seu momento angular (L) é múltiplo inteiro h/2$\pi$ (h = constante de Planck).

Assinale a sequência CORRETA.

Numa reação nuclear pode acontecer emissões de algumas partículas como alfa (α), beta (β), gama ($\gamma$) e nêutron (n).

Na equação, ₉₂U²³⁸ + ₇N¹⁴ → ₉₉E²⁴⁶ + x, o x é igual a

A degenerescência é um conceito importante na física atômica e molecular e pode ser entendida mesmo classicamente. Considere três paralelepípedos retos de seis faces. Considerando a energia potencial (V=mgh), onde m é a massa do corpo e h é a altura do centro de massa em relação superfície sobre a qual uma das faces do corpo está apoiada, analise as afirmações a seguir

I. Para o paralelepípedo de lados $(a=b<c)$ , o nível mais baixo de energia potencial possui degenerescência igual a -1.

II. Para o paralelepípedo de lados$(a<b<c)$ , existem três níveis diferentes de energia, cada um com degenerescência igual a 2.

III. Para o paralelepípedo com lados$(a=b=c)$ , temos o menor valor de degenerescência.

IV. No que se refere a estes três corpos, podemos concluir corretamente que quanto maior o grau de simetria do sistema maior é a degenerescência.

Está correto o que se afirma em

Existe um equipamento que funciona baseado na emissão estimulada, que inverte a população de átomos no estado fundamental para o estado excitado em uma amostra, ou seja, para que este equipamento funcione é preciso que existam mais átomos no estado excitado que no estado fundamental na amostra. Este equipamento é chamado de:

Quando o estado de um núcleo atômico muda de uma situação de alta energia para baixa energia, ocorre a emissão de raios gama, cuja energia é dada por hf, e cujo momentum é dado por hf/c, em que h é a constante de Planck, f a frequência da radiação emitida e c a velocidade da luz. Quando um núcleo atômico livre, de massa M, emite uma radiação gama, ele recua numa direção oposta à da emissão da radiação. Os valores da velocidade de recuo do núcleo e da sua energia cinética são, respectivamente:

Na física nuclear, um núcleo de um isótopo de um elemento químico é caracterizado por _xA^y, onde A é o símbolo do elemento. Considerando essa notação, é correto afirmar que

Quando ficamos expostos à radiação ultravioleta (UV), nossa pele produz melanina, criando uma barreira de proteção para que a luz UV não penetre na pele. A melanina confere à pele o tom moreno. Essa reação só é produzida quando a pele recebe o quantum de luz adequado, de forma que não é possível, por exemplo, obter um bronzeamento com a luz de uma lâmpada incandescente, mesmo que esta tenha grande intensidade, pois a radiação infravermelha e a luz visível emitidas por ela são incapazes de ativar a produção de melanina. No efeito fotoelétrico, em que uma superfície que recebe radiação pode ejetar elétrons, também existe um limiar para que ocorra o efeito.

Considere um fóton de comprimento de onda 300 nm incidindo em uma superfície de sódio, cuja função trabalho é igual a 2,28 eV, Utilizando h=6,63.10^-34 j.s , c=3,10⁹ m/s e 1eV = 1,602.10^-19j a energia máxima de um fotoelétron ejetado da superfície de sódio será de aproximadamente

O estado de uma partícula pode ser descrito por: ψ(x) = ${\left(\frac{\sqrt{2}}{\pi }\right)}^{\frac{1}{2}}$ $\frac{x+ix}{1+i{x}^2}$ . A posição mais provável para se encontrar a partícula é:

A carta de nuclídeos é uma tabela que apresenta os núcleos conhecidos ordenados na vertical pelo número de prótons e, na horizontal, pelo número de nêutrons. A maioria dos núcleos desta carta são radioativos e podem emitir espontaneamente uma ou mais partículas, transformando-se (decaindo) em outros nuclídeos, que ocupam um lugar diferente na carta. Como se denomina o decaimento em que um elétron e um neutrino são emitidos por um núcleo?

Se o tempo de meia-vida de uma amostra de um material radioativo é 2 mil anos, qual será a proporção da amostra restante depois de 8 mil anos?

A reação abaixo descreve a produção de um radioisótopo utilizado atualmente em Medicina Nuclear. Considere X e Y, radiações emitidas ou absorvidas nesse processo.

₄₂⁹⁹Mo + X → ₄₃^99mTc → ₄₃⁹⁹Tc + Y

Considerando‐se essas informações é correto afirmar:

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

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

Acredita-se que a idade do Universo seja de t_U = 5.10¹⁷ s e que o tempo de vida de uma certa partícula elementar, denominada de múon, seja de t_M = 0,9 ms. Então, podemos afirmar que t_U/t_M vale, aproximadamente:

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.

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

Considere dois feixes monocromáticos da região espectral do visível, sendo o primeiro com comprimento de onda ($\lambda$₁) de 638 nm, e o segundo ($\lambda$₂) de 510 nm.

Quando são comparados, conclui-se que a radiação do primeiro, em relação à do segundo, tem maior

A partir do primeiro e do segundo Postulados de Bohr, obtém-se uma expressão para o raio das possíveis órbitas circulares dos elétrons de um átomo constituído de um núcleo de carga “+e” massa “M”, e um único elétron de carga “-e” e massa “m”. Sendo “ε₀” a constante de permissividade do vácuo, “n” o número quântico e “h” a constante de Planck, esta expressão pode ser representada por: