Questões de Concurso sobre Física Moderna

A imagem abaixo mostra um tipo de decaimento radioativo do isótopo 32 do Fósforo (³²P₁₅), transformando-se no isótopo 32 do Enxofre (³²S₁₆), com emissão espontânea de uma partícula radioativa e de um neutrino v. Nesse processo, um nêutron energético decai radioativamente em um próton, um elétron e um neutrino. De que partícula radioativa se trata?

³²P₁₅ -> ³²S₁₆ + particula + v

A imagem abaixo mostra um decaimento radioativo do isótopo 238 do Urânio (²³⁸U₉₂), transformando-se no isótopo 234 do Tório (²³⁴Th₉₀) e emissão espontânea de uma partícula radioativa do tipo:

Em um experimento de medida de transmissão de luz foi utilizado um fotodetector de silício para medir a intensidade da radiação que atravessava uma lâmina de vidro. Sabendo que o silício tem uma banda proibida de 1,2 eV de “gap” de energia, qual o maior comprimento de onda da radiação transmitida que podia ser detectado pelo fotodetector?

(Dados: h = 4x10 ^-15 eV.s, c = 300.000 km/s)

As polarizações circular, elíptica e linear, do ponto de vista clássico, são descritas a partir do comportamento espaço-temporal da amplitude de uma onda eletromagnética. A descrição dos estados de polarização sob o ponto de vista dos fótons com momento angular L, momento linear p e vetor de onda k diz que a luz no estado de polarização P é representada pela superposição coerente de iguais quantidades de fótons em dois estados de polarização, R e L, respectivamente, resultado da

Um experimento muito conhecido no estudo da constituição da matéria é o de Rutherford, no qual um feixe de partículas alfa incide sobre uma fina lâmina de ouro. Nesse experimento, nota-se que, ao se bombardear a lâmina com tais partículas, grande parte delas atravessa a lâmina de ouro e uma pequena parte é desviada.

_{Disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/12908/08_avaliacao.htm. Acesso em: 11 jan. 2016.}

Com esse experimento, é possível concluir:

A construção da mecânica quântica, processo ocorrido na virada do século XIX para o século XX, foi um dos períodos mais efervescentes da história da Física e, talvez, até mesmo da história da ciência.

A respeito desse período, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) O trabalho de Planck de 1900 sobre corpo negro é considerado o marco inicial da mecânica quântica. Nele, Planck obteve a distribuição espectral da radiação emitida por um corpo negro em equilíbrio térmico e mostrou que a intensidade da radiação emitida pelo corpo negro era tanto maior quanto maior fosse a frequência da radiação, resultado que ficou conhecido como “catástrofe ultravioleta”.

( ) Uma vez que existem ondas associadas às partículas, experimentos de dupla fenda feitos com partículas em vez de ondas luminosas também podem gerar franjas de interferência.

( ) Em 1905, Einstein conseguiu explicar o efeito fotoelétrico supondo que a luz tivesse um comportamento corpuscular. Quase duas décadas mais tarde, Louis de Broglie propôs que partículas, como o elétron, deveriam se comportar como ondas.

As afirmativas são, respectivamente,

Uma placa é feita de um metal cuja função trabalho W é menor que hν, sendo ν uma frequência no intervalo do espectro eletromagnético visível e h a constante de Planck. Deixada exposta, a placa interage com a radiação eletromagnética proveniente do Sol absorvendo uma potência P. Sobre a ejeção de elétrons da placa metálica nesta situação é correto afirmar que os elétrons

Em um experimento no vácuo, um pulso intenso de laser incide na superfície de um alvo sólido, gerando uma nuvem de cargas positivas, elétrons e átomos neutros. Uma placa metálica, ligada ao terra por um resistor R de 50 Ω, é colocada a 10 cm do alvo e intercepta parte da nuvem, sendo observado no osciloscópio o gráfico da variação temporal da tensão sobre o resistor. Considere as seguintes afirmativas:

I. A área indicada por M no gráfico é proporcional à carga coletada de elétrons, e a indicada por N é proporcional à de cargas positivas coletadas.

II. A carga total de elétrons coletados que atinge a placa é aproximadamente do mesmo valor (em módulo) que a carga total de cargas positivas coletadas, e mede aproximadamente 1 nC.

III. Em qualquer instante a densidade de cargas positivas que atinge a placa é igual à de elétrons.

Esta(ão) correta(as) apenas

Num experimento que mede o espectro de emissão do átomo de hidrogênio, a radiação eletromagnética emitida pelo gás hidrogênio é colimada por uma fenda, passando a seguir por uma rede de difração. O espectro obtido é registrado em chapa fotográfica, cuja parte visível é mostrada na figura.

Pode-se afirmar que

A grandeza radiológica Kerma é a medida da energia transferida da radiação ionizante para a matéria. O Kerma mede a quantidade de energia que é transferida dos fótons para os elétrons da matéria irradiada, por unidade de massa, em uma determinada posição. Do inglês, o Kerma significa kinetic energy released per unit mass, ou seja, é a soma das energias cinéticas de todas as partículas carregadas liberadas pela radiação ionizante em uma amostra de matéria, dividida pela massa da amostra. Em que condições o Kerma coincide com a dose absorvida?

No modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio, o elétron gira em torno do núcleo, descrevendo uma trajetória circular de raio R = 5,1 x 10^-11 m com frequência f = 6,8 x 10¹⁵ hertz. Sabe-se que o elétron em movimento equivale a uma corrente elétrica de intensidade i e, no centro do átomo, ele estabelece um campo magnético de módulo B. Considerando a carga do elétron igual a 1,6 x 10^-19 C e a permeabilidade magnética do vácuo igual a μ_o = 4π x 10^-7 N/A², a intensidade de i e o módulo de B no centro do átomo de hidrogênio valem, respectivamente,

Isótopos de um determinado tipo de elemento químico são átomos do elemento químico que têm o mesmo número de __________ e número de __________ diferentes. Em geral, quanto maior o número de __________, maior a possibilidade de o isótopo ser radioativo. O decaimento dos __________ permite a emissão de partículas radioativas e a emissão de radiação ionizante pelo núcleo do átomo.

Assinale a alternativa na qual se encontram os itens que completam corretamente as lacunas acima.

Os processos de emissão e absorção da luz por parte da matéria tornaram-se alavancados com a descoberta de uma lei física que descreve a radiação por parte de um corpo negro. A partir desse ponto, vários experimentos foram realizados mostrando um comportamento, para a luz, distinto daquele conhecido classicamente. A Física Clássica apresentou-se incapaz de explicar os efeitos e fenômenos exibidos por tais experimentos, fazendo-se necessário o uso de uma nova teoria denominada de Teoria Quântica. Considere a situação hipotética, mostrada na figura, na qual um gás monoatômico está a uma temperatura constante (T) suficientemente elevada para que ocorra a emissão de luz.

Nesse contexto, é correto afirmar que

Dentre as ligações moleculares, aquela que é regida essencialmente pelas interações do tipo dipolo elétrico – dipolo elétrico é a ligação

Dispersão e absorção de radiação eletromagnéticas são duas qualidades intimamente relacionadas. Um material dispersivo tem obrigatoriamente a relação entre seu coeficiente de dispersão e o índice de refração dada pela relação de Kramers-Kronig, por meio das partes real e imaginária de sua susceptibilidade. Um meio dielétrico típico tem múltiplos centros de ressonâncias correspondendo a diferentes vibrações da rede e/ou eletrônicas. Quando se trata de propagação de pulsos de luz em meios somente com características dispersiva, quando efeitos ópticos não lineares são desconsiderados, qual o comportamento esperado desse pulso do ponto de vista temporal e espectral?

Uma molécula possui um momento de dipolo igual a 4,0 x 10^-30 C.m, e encontra-se orientada sob ação de um campo elétrico externo de 2,0 x 10⁵ N/C. Assinale a alternativa que corresponde ao trabalho necessário para girar o dipolo desde a orientação com o campo ( θ = 0º) para uma nova posição perpendicular ao campo elétrico (θ = 90º).

Dois feixes de luz laser, I e II, com fótons de energias E_I e E_II, comprimentos de onda λ_I e λ_II e frequências f_I e f_II, respectivamente, incidem sobre uma película de ouro e são absorvidos.

Sabendo-se que f_I = f_II /4, os comprimentos de onda e as energias dos fótons, transferidos à placa, estão relacionados por

Em relação à Teoria da Relatividade Restrita, são feitas as seguintes afirmações:

I. As leis da física são as mesmas em todos os referenciais inerciais.

II. O único referencial absoluto é o vácuo.

III. A velocidade da Luz no vácuo tem o mesmo valor $c$ em todas as direções e em todos os referenciais inerciais.

IV. A simultaneidade é um conceito absoluto e independe do movimento do observador.

V. Dois observadores em movimento relativo sempre concordam quanto à simultaneidade de dois eventos.

Está correto que se afirma em, apenas,:

O estudo do efeito fotoelétrico, realizado por Einstein em 1905, foi um dos pilares da nova física que estava surgindo, a física quântica. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons, que ocorre quando a luz incide em uma superfície. No modelo de Einstein, um fóton da luz incidente fornece toda a respectiva energia para um único elétron no metal. Dessa maneira, a absorção de energia pelos elétrons é feita em pacotes, de forma quantizada.

Em 2015, a formulação da teoria de Albert Einstein completou 100 anos e a recente descoberta de cientistas americanos colocam seu autor no posto mais alto da hierarquia científica da humanidade. Um deles, Keith Riles, afirmou: “A certeza da existência de ondas gravitacionais confirma que a teoria de Einstein está correta, já que até agora só haviam sido detectados alguns desvios pequenos da tese de Newton...”.

Esta técnica abre novos horizontes para os estudos científicos acerca dos buracos negros e as estrelas de nêutrons na busca de explicações para os últimos mistérios sobre o nascimento, a vida e a morte do universo.

(Adaptado: Revista VEJA, ed. de 17/02/16, p. 52 a 61)

Assinale a alternativa que corresponde à teoria que embasou esses estudos: