Questões de Concurso sobre Física Quântica

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,

A equação de Schrödinger é a equação básica da mecânica quântica. Ela descreve o comportamento da função de onda no tempo e no espaço. Para o caso estacionário, tem-se em que E representa as energias possíveis do sistema.

Considerando um elétron sob a ação de um potencial elástico é correto afirmar que as energias possíveis são

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

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:

A função de onda Ψ(x,t) representa, na mecânica quântica, a partícula em um sistema unidimensional. A esse respeito, assinale a alternativa que corresponde à probabilidade de se encontrar o elétron entre x e x + dx.

Na Física, a grandeza momento angular pode assumir dois significados distintos:

I. Na mecânica clássica, é uma grandeza associada à rotação e à translação de um corpo em movimento circular.

II. Na mecânica quântica, é uma grandeza associada ao momento de dipolo magnético orbital do elétron.

Assinale a alternativa correta sobre essas duas afirmações.

Quando o hidrogênio atômico no estado fundamental é bombardeado com elétrons de energia cinética 12,2eV, qual é o número quântico principal do estado excitado mais elevado que o átomo de hidrogênio pode alcançar?

O espectro de radiação térmica de matéria condensada é um desses problemas que mostram, de forma simples, a natureza quântica do mundo subatômico, manifestada numa escala macroscópica. A apresentação de um modelo para a descrição deste tipo de radiação por Planck, em 1900, é considerado o nascimento da Mecânica Quântica, embora ela realmente só tenha se desenvolvido cerca de 30 anos depois. É senso comum dizer que o corpo negro é um objeto de cor preta que tem como propriedade absorver praticamente toda a luz incidente sobre ele. Esta definição está perto da definição correta, apenas deve-se estendê-la e considerar todo tipo de radiação. Um corpo negro é, então, um corpo que absorve toda a radiação incidente sobre ele, ou seja, ele não é capaz de refletir a radiação incidente. No que se refere aos corpos negros, a opção correta é:

Considerando os três tipos de radiação alfa, beta e gama, é correto afirmar que o poder de penetração é

Dada a função periódica f ($t$) = sen²($t$), assinale a opção que corresponde ao Coeficiente de Fourier "a₀" .

Dado: t ∈ (0, $\pi$)

f (t+$\pi$) = f(t), $\forall t\in \Re$

Suponha que uma amostra pura de um material contendo 1.000 núcleos radioativos seja colocada em uma caixa lacrada. Considere, também, que a meia-vida desse isótopo seja de 59 minutos. Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta, após 3 horas, a quantidade teórica de núcleos radioativos que não sofreram decaimento e, portanto, permanecem na caixa.

Em 1905, ao explicar o efeito fotoelétrico, Albert Einstein atribuiu propriedades corpusculares às ondas luminosas. Quase duas décadas mais tarde, Louis de Broglie atribuiu propriedades ondulatórias às partículas. De acordo com de Broglie, a um elétron que se movesse em movimento retilíneo uniforme com momento linear de módulo p deveria estar associada uma onda com um certo comprimento de onda λ. Sendo h a constante de Planck, a relação proposta por de Brolgie entre λ, p e h é

Analise as afirmativas abaixo, com relação aos princípios de Mecânica Quântica.

I - A função de onda de uma partícula permite calcular o valor esperado de qualquer grandeza observável.

II - O deslocamento Compton devido ao núcleo é muito maior que o devido ao elétron,

III- A corrente fotoelétrica é diretamente proporcional à frequência da luz incidente.

IV - A função trabalho é uma quantidade que depende apenas do metal considerado.

V - É possível medir simultaneamente, com precisão arbitrária, as três componentes do vetor posição de uma partícula.

Assinale a opção correta.

Para a construção de uma célula fotoelétrica, que será utilizada na abertura e fechamento automático de uma porta, um pesquisador dispõe de quatro metais, cujas funções trabalho (ω) estão listadas na tabela abaixo.

Sendo que essa célula deverá ser projetada para funcionar com luz visível, poderá(ão) ser usado(s) somente o(s) metal(is)

Dados:

h = 4,1 . 10^-15 eV . s

Diagrama do espectro visível

Entre a visão quântica de Bohr acerca do átomo e o modelo orbital dos satélites gravitacionais, há uma semelhança essencial produzida pelo fato de que, em ambas as situações, o movimento é ordenado por uma força central inversamente proporcional ao quadrado da distância, porém, uma diferença fundamental entre os dois modelos reside no fato de que os

Segundo a mecânica quântica, uma partícula em um poço de potencial infinito não pode ter energia total nula.