Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

No ano de 2023 o modelo atômico proposto por Bohr completou 110 anos, este utilizou a estrutura do modelo planetário de Rutherford e incluiu definições propostas por Max Planck. Um dos grandes feitos do modelo proposto por Bohr foi a contribuição para a explicação dos espectros de linhas de emissões e de absorções de radiação produzidas pela matéria. Para que um elétron do átomo de hidrogênio que ocupa o nível n = 2 (‐3,4 eV) passe a ocupar o nível n = 1 (‐13,6 eV), é necessário que seja ____________ um fóton com uma energia de ________ eV.

Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que preenche corretamente as lacunas do texto acima.

Um átomo emite luz. O tempo da transição eletrônica que produz essa radiação é 𝜏. Admitindo que a incerteza na posição do fóton seja igual ao comprimento do pulso de luz associado ao fóton emitido, qual a incerteza mínima no número de onda desse fóton?

A energia nuclear é uma fonte de energia que pode ser utilizada para gerar eletricidade. Qual dos processos abaixo está diretamente relacionado à produção de energia nuclear?

A interação entre as radiações eletromagnéticas (REM) e os constituintes da superfície terrestre é fundamental em diversas áreas, como detecção de recursos naturais, monitoramento ambiental e planejamento urbano. Essa interação é influenciada por propriedades espectrais dos materiais presentes, permitindo análise e interpretação das características do ambiente terrestre por meio de sensores remotos.

A formação do arco-íris é um exemplo específico de um processo ótico de interação entre REM e os constituintes da superfície terrestre denominado de

Relacione os seguintes tipos de radiação às respectivas características.

1. Radiação líquida

2. Radiação de onda curta

3. Radiação de corpo negro

( ) Emissão de um corpo em equilíbrio termodinâmico que absorve completamente a radiação de qualquer comprimento de onda, descrita pelas leis de Planck e Stefan-Boltzmann.

( ) Radiação solar com comprimento de onda inferior a 5µm, geralmente associada à irradiância solar.

( ) Saldo do balanço de radiação e pode ser medida experimentalmente com um saldo-radiômetro.

Assinale a opção que indica a relação correta, na ordem apresentada.

Um físico estuda a emissão de radiação eletromagnética de uma fonte específica e observa que ela emite uma radiação com frequência de 5,0 × 10¹⁴ Hz. Sabendo que a energia de um fóton é diretamente proporcional à frequência da radiação, e utilizando o valor aproximado da constante de Planck h = 7 × 10⁻³⁴ J · s, é correto afirmar que a energia de cada fóton emitido é de:

Durante uma escavação arqueológica, um arqueólogo encontra restos de uma antiga fogueira contendo pedaços de madeira. A atividade do carbono-14 na amostra de madeira é medida e encontrada como sendo 12,5% da atividade do carbono-14 em organismos vivos. Sabendo que a meia-vida do carbono-14 é de aproximadamente 5.730 anos, a idade da amostra de madeira pode ser determinada e vale (Dados: ln2 = 0,693 e ln(0,125) = −2,079).

Sobre os processos de decaimentos, alfa, beta e gama, de um núcleo radiativo, podemos afirmar que:

A radiação tipicamente emitida por um laser tem comprimento de onda da ordem de alguns metros, o que explica seu alto poder de penetração.

Um hospital utiliza o isótopo radioativo Tecnécio-99m (^99mTc) para exames de diagnóstico por imagem. O Tecnécio-99m tem uma meia-vida de aproximadamente 6 horas. Se uma dose inicial de 120 mg de Tecnécio-99m é administrada a um paciente, quanto tempo será necessário para que a quantidade de isótopo no corpo do paciente caia para 15 mg? (Dados: ln2 = 0,693 e ln(0,125) = −2,079.)

No final do século XIX, diversos experimentos com raios catódicos foram realizados por diferentes cientistas, mas foi J.J. Thomson (Nobel de Física em 1906) quem comprovou a natureza desses raios. Graças a ele, demonstrou-se que os raios catódicos:

Para que o processo de emissão estimulada ocorra, é necessário que haja um nível superior com energia igual à do fóton incidente.

O fenômeno da radiação de corpo negro dá-se quando um feixe de luz incide sobre a superfície negra de uma placa metálica e é refletido com energia quantizada.

Observe o gráfico a seguir.

O gráfico representado acima contém o comportamento do percentual de átomos radioativos de quatro amostras radioativas: R, S, T e U, em função do tempo, dado em unidades arbitrárias (u. a.). No tempo inicial (igual a zero) há 100% dos átomos das amostras. De acordo com o gráfico, qual das amostras tem maior meia-vida?

Com o experimento realizado por Franck e Hertz em 1914, foi verificada a natureza quântica dos níveis energéticos do átomo de hidrogênio, como proposto no modelo atômico de Bohr. No experimento, elétrons são emitidos por um cátodo e são acelerados na direção de um ânodo, por uma diferença de potencial. No cátodo, os elétrons são emitidos por efeito

Observe as seguintes afirmações sobre a blindagem da radiação ionizante:

I – Não é recomendado o uso de materiais pesados para a blindagem dessa radiação devido a um efeito chamado de “bremsstrahlung”.

II – Devido à sua forte interação com a matéria através das forças Coulombianas e baixa distância de penetração, até uma folha de papel consegue blindar esta radiação.

III – Urânio empobrecido é muitas vezes utilizado como blindagem desse tipo de radiação devido ao seu alto número atômico.

As afirmativas que falam da blindagem de raios alfa, beta e gama, respectivamente são:

A respeito do levantamento radiométrico em salas de raios-X diagnósticos, indique a alternativa INCORRETA:

Suponha a existência de um isótopo P, pai é instável, e D é o seu isótopo filho. Sabendo que no processo de decaimento, ${}_Z^{{}^A}P$ decai para $Z{+}_1^{{}^A}D$, assinale a alternativa correta.

Na blindagem para emissão de radiação gama ou raios-X, a camada semirredutora (CSR ou HVL, sigla em inglês), corresponde a:

Sobre os efeitos das radiações ionizantes nos organismos, assinale a alternativa correta: