Questões de Concurso sobre Física Subatômica (Física de partículas)

No modelo atômico de Bohr, o elétron do átomo de hidrogênio orbita o núcleo em níveis de energia quantizados. Determine a diferença de energia entre o segundo e terceiro nível e assinale a alternativa correta.

Um feixe de luz de comprimento de onda 400 nm incide perpendicularmente em uma superfície refletora. Considere que a reflexão é perfeitamente elástica, ou seja, os fótons são refletidos sem que haja perda de energia. Nessas condições, determine a variação do momento linear de um fóton e assinale a alternativa correta.

Dado: h = 6,6.10^-34J.s.

Sabendo que a massa do elétron é 9,11 × 10⁻³¹𝑘g, a velocidade da luz é 3 × 10⁸ m/s e 1 𝑒V = 1,602 × 10⁻¹⁹ 𝐽, a energia total de um elétron movendo-se com uma velocidade de $\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)$ c é de

As placas que indicam saída de emergência brilham no escuro, pois apresentam substâncias que fosforecem na cor amarelo-esverdeada após exposição à luz ambiente, conforme a figura.

Esse fenômeno ocorre pela presença do sulfeto de zinco (ZnS), dopado com prata ou cobre, na superfície da placa.

Zinc Sulphide Phosphorescence. Disponível em: https://physicsopenlab.org. Acesso em: 8 nov. 2023 (adaptado).

O aparecimento do brilho nessas condições ocorre como consequência de

Uma partícula está sujeita ao potencial mostrado na figura a seguir:

Supondo que a energia total da partícula seja 𝐸 = 3𝑈₀, a relação entre os comprimentos de onda de de Broglie do elétron na região 𝑥 > 𝐿 e na região 0 < 𝑥 < 𝐿 é:

De acordo com o modelo atômico de Bohr para o átomo de hidrogênio, a energia do elétron orbitando o núcleo é quantizada e dada por 𝐸_𝑛 = −13,6/𝑛², onde n é o número quântico principal correspondente a cada órbita e assume os valores n = 1,2,3 Se um elétron sofre uma transição da órbita n = 1, cuja energia é dada por E₁, para a órbita n = 2, é correto afirmar:

ATENÇÃO: O enunciado a seguir refere-se às duas próximas questões

Uma partícula realiza um movimento circular uniforme (MCU) no plano 𝑥𝑦. Considere que a posição da partícula pode ser descrita por 𝑥 = 3 cos(3𝑡) e 𝑦 = −3 cos(3𝑡 − 𝜋/2), em que 𝑡 é o tempo em segundos.

O movimento da partícula, em coordenadas polares (𝑟, 𝜃) pode ser descrito como:

Um éxciton de Frenkel pode mover-se no interior de um cristal, mas o elétron se mantém nas proximidades do buraco.

Um éxciton pode mover-se e transportar energia e carga, sendo, nesse aspecto, semelhante ao positrônio, que é formado por um elétron e um pósitron.

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

Em um experimento de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS), o pico de espalhamento é observado em um ângulo 2θ = 0,5°. Se o comprimento de onda dos raios X é 0,154 nm, qual é o tamanho aproximado das partículas espalhadoras (em nm)?

Considere um elétron não relativístico, confinado num poço de potencial infinito unidimensional, de largura L. Seus estados estacionários são análogos ao de ondas estacionárias em uma corda de comprimento finito L e presa nas duas extremidades. Por consequência, as ondas estacionárias na corda obedecem à equação L = nλ/2 (para n = 1, 2, 3, ...). Assim, podemos escrever a função do deslocamento transversal de um ponto x dessa corda como y_n(x) = A.sen(n$\pi$x/L) (para n = 1, 2, 3, ...). Resolvendo a equação de Schrödinger para esse elétron, é possível mostrar que a função acima resulta na função de onda desse elétron. Normalizando a função de onda, também é possível relacionar A e L. Dividindo o poço em 5 partes iguais, pode-se calcular a probabilidade de encontrar esse elétron mais distante do centro, ou mais próximo do centro da largura do poço. Qual é a razão entre essas probabilidades (a mais distante relativa à central) para um mesmo estado n = 5 do elétron?

Um determinado sistema dinâmico é caracterizado por sua resposta impulsiva no domínio discreto ℎ[𝑛], dado por:

Em seguida, um sinal de entrada 𝑢[𝑛] é aplicado nesse sistema, cujo sinal é dado por:

Nessas condições, o valor da saída do sistema 𝑦[𝑛] na amostra 𝑛=2 será

Em filmes finos, em função da dimensão diminuta, os efeitos quânticos tornam-se importantes.

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

Em seu modelo para o átomo de hidrogênio, Niels Bohr postulou a quantização do momento angular L do elétron, que apenas poderia assumir valores dados por L=n (h/(2p)), onde h é uma constante e n um número quântico que só pode assumir valores inteiros n = 1, 2, 3, ... Ele mostrou que cada valor de n corresponde a uma trajetória circular diferente, com raio r = n² r_B, onde r_B é o chamado raio de Bohr. No estado fundamental do átomo (n=1), a velocidade do elétron é a chamada velocidade de Bohr, v_B. A velocidade do elétron no primeiro estado excitado (n=2) do átomo de hidrogênio é de:

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

Os carrinhos de fricção possuem um sistema de mola interna na roda traseira que, ao serem empurrados para trás, acumulam energia e, ao serem soltos, andam para frente.

Se soltamos um carrinho de fricção de uma certa altura, sem friccioná-lo, a trajetória das partículas constituintes desse carrinho será paralela à trajetória do centro de massa.

Porém, se friccionamos esse carrinho, travamos suas rodas traseiras, o elevamos e depois o soltamos, a trajetória das partículas constituintes do carrinho não será mais paralela à trajetória do centro de massa.

Esse fato está associado à (ao):

Na investigação da radiação de corpo negro, Planck percebeu que seria possível reconciliar a teoria com resultados experimentais da distribuição espectral da radiação, se fosse considerada a hipótese de a energia ser emitida e absorvida pelo corpo negro, na forma

Relacione as colunas, considerando a definição dos termos utilizados na eletricidade, e assinale a alternativa com a sequência correta.

1 – elétron de valência

2 – número atômico

3 – elétron livre

4 – elétron

5 – íon

( ) carga negativa

( ) átomo carregado

( ) elétron liberado

( ) número de prótons no núcleo

( ) elétron na camada mais externa