Questões de Concurso sobre Teoria 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,

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

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

Ondas gravitacionais foram previstas por Einstein em 1916 e diretamente detectadas pela primeira vez em 2015. Sob determinadas condições, um sistema girando com velocidade angular w irradia tais ondas com potência proporcional a Gc^βQ^γw^δ, em que G é a constante de gravitação universal; c, a velocidade da luz e Q, uma grandeza que tem unidade em kg.m² . Assinale a opção correta.

Laser para entrar em operação tem diversas condições físicas a serem atendidas. Dentre elas há a especificação do material para o meio ativo, sendo sólido, líquido ou gasoso. Com base no meio ativo definem-se as propriedades do desenho da cavidade óptica. Do ponto de vista do meio ativo, a distribuição espectral da radiação laser gerada é determinada por dois fatores: pela forma de linha do meio ativo e pelos modos da cavidade do oscilador. De uma maneira mais específica, como podem ser exemplificadas essas duas condições para a oscilação laser?

O critério para a seleção de uma tecnologia específica para deposição de filmes finos pode ser baseado numa variedade de considerações técnicas. A diversidade de tipos de filmes finos de diferentes materiais pode ser depositada para uma variedade de aplicações dependendo de sua aplicação. Como se sabe, as características de um filme fino são diferentes de suas propriedades como “bulk”. Qual característica do filme depositado é considerada como decisiva na escolha da tecnologia de deposição?

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?

Um microscópio eletrônico, diferentemente de um microscópio óptico, utiliza como fonte de “luz” um feixe de elétrons, que é refletido (ou atravessa) a amostra, possibilitando sua visualização. Para que isso ocorra, é necessário que esse feixe seja colimado por meio de lentes. Assinale a alternativa que corresponde a uma lente adequada para um sistema de microscopia eletrônica.

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), $\forall t\in \Re$

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

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

Sensores óticos são dispositivos amplamente utilizados na indústria e nos processos produtivos, e têm como função indicar a presença de um elemento acionador, por meio da interrupção do feixe de luz. Qual o princípio físico que fundamenta esses dispositivos?

Um dos modelos mais simples para aplicação da equação de Schroedinger é o do poço infinito. Um elétron de massa m, confinado em um poço infinito de largura L e estando no primeiro estado excitado, possui uma energia total, em função da constante de Planck h, de

Uma partícula de massa 2,21 × 10^–31 kg move-se com uma velocidade de 3 × 10² m/s. Considerando que a constante de Planck vale 6,63 × 10^–34 J.s, assinale a alternativa que apresenta o comprimento de onda de de Broglie para essa partícula.

Analise as afirmações acerca da teoria quântica:

I. A teoria quântica coloca em xeque a precisão rigorosa e o determinismo característicos da física clássica de Newton.

II. A teoria quântica é limitada ao mundo do infinitamente pequeno, segundo Erwin Schrödinger.

III. O Princípio da Incerteza, formulado em 1927 por Werner Heisenberg, afirma ser impossível medir com precisão, no mesmo instante, a posição e a velocidade de uma partícula.

Dentre elas,