Questões de Concurso sobre Física Moderna

A "catástrofe do ultravioleta", um impasse clássico da física no final do século XIX, foi resolvida por Max Planck. A divergência teórica que caracterizava esse fenômeno ocorria porque a Física Clássica (Equipartição da Energia):

A física moderna revolucionou a compreensão do espaço, tempo e matéria no início do século vinte, introduzindo conceitos que desafiam a intuição clássica.

Considerando a relatividade restrita e a mecânica quântica, analise as afirmativas a seguir:

I.De acordo com a relatividade restrita, a velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores, independentemente do movimento relativo da fonte.

II.O Princípio da Incerteza de Heisenberg estabelece que é possível medir simultaneamente com precisão infinita a posição e o momento linear de uma partícula subatômica.

III.O efeito fotoelétrico demonstra a natureza corpuscular da radiação eletromagnética, onde a luz interage com a matéria através de pacotes discretos de energia chamados fótons.

Está correto o que se afirma em:

Em uma aula prática de Física Moderna em um laboratório, um professor realiza um experimento para determinar a função trabalho de uma superfície metálica de potássio. Utilizando uma montagem clássica com uma válvula de vácuo (célula fotovoltaica), o professor incide uma luz monocromática de comprimento de onda λ = 310 nm sobre o catodo, como esquematizado na Figura a seguir.

Sabe-se que a função trabalho do potássio é de Φ = 2,20 eV e que a relação entre a energia do fóton incidente (E), a função trabalho (Φ) e a energia cinética máxima dos fotoelétrons emitidos (K_max) é dada pela equação de Einstein: K_max = E - Φ.

Considerando-se a constante de Planck multiplicada pela velocidade da luz como hc ≈ 1,24 × 10³ eV . nm , o potencial de corte (ou potencial de frenagem) V₀ necessário para anular a corrente fotoelétrica nesse experimento é, em V, de

Em um experimento de física moderna, um feixe de radiação ionizante é utilizado para a irradiação de sementes com o objetivo de melhorar a resistência a doenças em uma planta cultivada. Durante a experimentação, a radiação também pode ser aplicada para realizar imagens de estruturas celulares da planta usando técnicas de radiação não ionizante.

Considerando que a radiação ionizante é utilizada para modificar geneticamente as plantas e que a radiação não ionizante é aplicada em exames de imagem, assinale a alternativa correta sobre os efeitos e aplicações da radiação no contexto descrito.

Com base nas concepções da Física Moderna, identifique a alternativa que contém uma afirmação correta:

No processo de emissão espontânea, o sistema tende a emitir radiação de forma isotrópica em relação à direção de propagação, sem uma relação de fase bem definida.

O processo de fissão nuclear consiste na quebra de um núcleo atômico instável, através do bombardeamento deste núcleo por nêutrons, produzindo assim novas partículas. Quando o núcleo do isótopo 235 do urânio $(\begin{array}{c}235\\ 92\end{array}U)$ é bombardeado por um nêutron, o núcleo do $\begin{array}{c}235\\ 92\end{array}U$ ________.

Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que preenche corretamente a lacuna do texto do enunciado.

Segundo o modelo atômico de Schrödinger, é possível determinar com precisão simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron em um átomo.

Se a temperatura de um corpo negro dobra, a potência total irradiada por unidade de área

Um átomo de ferro (Fe) possui 26 elétrons. Em unidades de ℏ, qual é a máxima projeção z de momento angular spin possível para este átomo, obedecendo ao princípio de exclusão de Pauli?

Analise as afirmações a seguir sobre a física quântica:

I. Assim como os fótons, elétrons também podem se comportar como ondas formando figuras de interferência em fenda dupla.

II. Assim como os elétrons, fótons possuem momento linear, podendo colidir com partículas, gerando espalhamento.

III. No efeito fotoelétrico, a função trabalho de um material corresponde à energia mínima do fóton capaz de retirar elétrons desse material.

IV. Se a energia de um fóton é de 8 eV, são necessários, pelo menos, 2 desses fótons para ocorrer o efeito fotoelétrico num material de função trabalho igual a 16 eV.

V. Um elétron de energia cinética menor que o valor da altura de uma barreira de potencial, colocada em sua trajetória, possui mais chances de atravessar por Efeito Túnel quanto menor for a largura dessa barreira.

São VERDADEIRAS apenas as afirmativas:

Sobre a espectroscopia rotacional, assinale a alternativa INCORRETA.

Um forno de laboratório opera a uma temperatura de 1500 K. Qual é a potência total aproximada emitida pelo forno como radiação de corpo negro por unidade de área, supondo que o forno seja um emissor ideal de radiação?

Dado: constante de Stefan-Boltzmann 5,66.10^-8W.m^-2.K^-4.

Em relação a um corpo negro, assinale a afirmativa correta.

Observe o gráfico a seguir.

Elaborado pelo(a) autor(a).

O gráfico acima mostra a curva de radiância espectral de um corpo negro, com o pico da emissão ocorrendo em 966 nm. Utilizando a Lei de Wien, que relaciona o comprimento de onda de pico da emissão de um corpo negro com a sua temperatura, selecione a resposta que mais se aproxima do resultado calculado para a temperatura desse corpo negro. (Dados: Constante de deslocamento de Wien 𝑏 = 2,897 × 10⁻³𝑚 ⋅ 𝐾.)

Sobre a estrutura do átomo, marque a alternativa CORRETA:

Qual das seguintes afirmações sobre a produção de raios X está correta?

Considere um sistema quântico de dimensão 3 cujo Hamiltoniano é dado por $H=V_0\left[\begin{array}{ccc}1-\delta & 0& 0\\ 0& 1& \delta \\ 0& \delta & 2\end{array}\right]$ em que 𝑉₀ é uma constante e 𝛿 ≪ 1.

Utilizando teoria de perturbação para encontrar os autovalores a partir do Hamiltoniano não pertubado (𝛿 =0) , as correções de primeira ordem para os dois auto-valores degenerados são iguais a:

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.