prova III quantica

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1Sabendo que o efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico, quando exposto a uma radiação eletromagnética de frequência suficientemente alta. Dados os valores para a função trabalho de três materiais distintos: sódio (2,28eV); platina (6,35eV) e alumínio (4,08eV). Suponha que os catodos fabricados para cada um desses materiais estejam colocados num feixe de radiação cuja frequência tenha o valor mínimo necessário para produzir o efeito fotoelétrico sobre os três catodos. Com estas informações, calcule o comprimento de onda da radiação que os materiais estão submetidos:
A
258nm.
B
195nm.
C
570nm.
D
354nm.
2Em 1905, Albert Einstein publicou o que seria a maior revolução no paradigma da ciência, a Teoria da Relatividade. Com esse entendimento, o homem foi capaz de explicar alguns fenômenos que, até então, eram considerados enigmas da ciência. Um desses fenômenos é a dilatação temporal. São evidências desse fenômeno:
A
Sensores de presença, ressonância magnética e microscópios computadorizados.
B
Relógios atômicos, raio-x e radares de velocidade.
C
Aceleradores de partícula, relógios atômicos e satélites.
D
GPS, radares náuticos e relógios atômicos.
3Um observador estacionário na Terra observa duas espaçonaves A e B se movendo na mesma direção e sentido em direção à Terra. A espaçonave A está com velocidade 0,5 c e a espaçonave B com 0,80 c. De quanto será a velocidade da espaçonave A medida por um observador em repouso na espaçonave B?
A
0,7 c.
B
0,5 c.
C
0,6 c.
D
0,4 c.
4A Teoria da Relatividade Especial foi publicada em 1905 por Albert Einstein, concluindo estudos precedentes do matemático francês Henri Poincaré e do físico neerlandês Hendrik Lorentz, entre outros. Ela substituiu os conceitos independentes de espaço e tempo da Teoria de Newton pela ideia de espaço-tempo como uma entidade geométrica unificada. Assinale a alternativa CORRETA que apresenta um postulado da teoria de Einstein:
A
O produto da incerteza associada ao valor de uma coordenada xi e a incerteza associada ao seu correspondente momento linear pi não pode ser inferior, em grandeza, à constante de Planck normalizada.
B
A luz tem velocidade invariante em relação a qualquer sistema de coordenadas inercial.
C
A luz tem velocidade invariante em relação a qualquer sistema de referência não inercial.
D
Um corpo está em equilíbrio estático se, em um sistema de referência inercial, a soma dos momentos for igual a zero.
5Suponha que a largura do poço potencial finito, descrito na imagem, seja reduzido à metade. Como pode variar o valor de U_0 para que haja apenas três níveis de energia ligados, cujas energias são frações de U_0 que aparecem na imagem?
A
U_0 deve permanecer inalterado.
B
U_0 deve aumentar por um fator de 4.
C
U_0 deve aumentar por um fator de 2.
D
U_0 deve diminuir por um fator de 1/2.
6Física quântica é o ramo da Física que estuda o comportamento de diversos fenômenos que ocorrem em escalas moleculares, atômicas e nucleares. Referente às pesquisas desenvolvidas com base na natureza quântica, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) O efeito fotoelétrico é explicado pelo comportamento dual da luz.
(    ) O fóton da luz azul tem maior energia que o fóton da luz vermelha por apresentar maior frequência.
(    ) Para De Broglie, caso aumentar a energia cinética de um elétron, aumenta-se também o comprimento de onda.
(    ) Os fenômenos da interferência e difração da luz são compatíveis com o comportamento ondulatório da luz.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - V - F - F.
B
F - V - F - V.
C
V - F - V - F.
D
F - F - V - V.
7O tunelamento quântico é efeito que explica a transposição de partículas em estados de energia classicamente proibidos. Para sabermos se a partícula poderá tunelar ou não, é necessário calcular a probabilidade de transmissão para tunelamento mecânico. Considerando isso, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Um elétron com déficit de uma energia de U - E = 0,01 eV incidente sobre uma barreira quadrada de largura L = 0,1 nm tem probabilidade de transmissão para tunelamento de 0,903.
(    ) Um elétron com déficit de uma energia de U - E = 1 eV incidente sobre uma barreira quadrada de largura L = 0,1 nm tem probabilidade de transmissão para tunelamento de 0,559.
(    ) Uma partícula alfa (massa 6,65x10^-27 kg) com déficit de uma energia de U - E = 1 MeV incidente sobre uma barreira quadrada de largura L = 0,1 fm tem probabilidade de transmissão para tunelamento de 0,417.
(    ) Uma bola de boliche (8 kg) com déficit de uma energia de U - E = 1 J incidente sobre uma barreira quadrada de largura L = 2 cm tem probabilidade de transmissão para tunelamento de 0,0001.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - V - V.
B
V - V - F - F.
C
V - F - V - F.
D
F - F - V - V.
8Um elétron confinado em um poço de potencial infinito, de 0,3 nm de comprimento. Considerando os conhecimentos em equação de Schrödinger e em poços de potencial, analise as sentenças a seguir:
I- Se o elétron estiver no seu estado fundamental, a probabilidade de o encontrarmos numa faixa de 0,1 nm da parede esquerda é 0,196.
II- A probabilidade clássica de encontrarmos um elétron, no estado fundamental,  na faixa de 0,1 nm da parede esquerda é de 0,50.
III- Se o elétron estiver no nível 99 de energia, a probabilidade de encontra-lo na faixa de 0,1 nm da parede esquerda é 0,33
IV- Para o nível de energia 99, a probabilidade de encontrar o elétron na faixa de 0,1 nm da parede esquerda é a mesma, tanto para forma quântica, quanto para a clássica.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças I, II e IV estão corretas.
B
As sentenças I, III e IV estão corretas.
C
As sentenças II, III e IV estão corretas.
D
As sentenças I, II e III estão corretas.
9Na tarde de 8 de novembro de 1895, o alemão Wilheim K. Roentgen fazia experiências com um tubo de raios catódicos. Tendo envolvido o tubo com cartolina preta, acidentalmente observou que uma folha de papel embebido em cianeto de bário-platina ficava fluorescente quando colocado próximo ao tubo de raios catódicos. A fluorescência era observada mesmo com o papel colocado até cerca de 2 metros de distância do tubo. Após alguns experimentos, Roentgen rapidamente se convenceu que a fluorescência se originava no ponto do tubo onde os raios catódicos atingiam o vidro. Convencido da importância de sua descoberta, Roentgen procedeu a um estudo detalhado das propriedades desses raios, que por serem de natureza desconhecida, denominou-os raios X. Com base na história da descoberta dos raios X, referente às propriedades da radiação, analise as sentenças a seguir:
I- Os raios X são defletidos por campos magnéticos ou elétricos e se propagam em linha reta.
II- Raios X descarregam corpos eletrizados, tanto positiva quanto negativamente.
III- Os Raios X não são nem refletidos nem refratados e, portanto, não podem ser focalizados por lentes.
IV- A importância desta descoberta pode ser medida pelo fato de que, apenas três meses após a descoberta dos raios X, esses já estavam sendo utilizados em um hospital em Viena, no auxílio de tratamento de fraturas.
Assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças I e II estão corretas.
B
As sentenças I, II e IV estão corretas.
C
As sentenças I e III estão corretas.
D
As sentenças II, III e IV estão corretas.
10Um microscópio de varredura de tunelamento (STM) é capaz de determinar com precisão as profundidades em uma superfície, pois a corrente através de sua ponta é muito sensível à diferença no tamanho do espaço entre a ponta e a superfície da amostra. Suponha que essa função de onda do elétron caia exponencialmente nessa direção com uma distância de decaimento de 0,1 nm, isto é, com C = 10,0 nm^-1. Determine a proporção da corrente quando a ponta do STM está 0,5 nm acima de uma superfície com uma corrente correspondente à ponta de 0,515 nm acima da superfície.
A
1,28.
B
1,41.
C
1,35.
D
1,17.