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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DFIS Prova de Física para Engenharia Elétrica– 01/10/2012 Prof. José Fernando Fragalli Nome do Aluno: ........................................................................................................... 1) Radiação de Corpo Negro (2,5) a) Um corpo negro ideal irradia com intensidade total igual a 6,94 MW/m2. Determine o comprimento de onda no qual ocorre o máximo de radiância espectral. (1,5) b) Considere uma lareira como uma cavidade que emita como um corpo negro. Calcule a taxa de irradiação de energia térmica (energia por unidade de tempo) emitida por esta lareira, admitindo que ela tenha uma abertura de 0,500 m2 e uma temperatura efetiva de 500 C (773 K). (1,0) 2) Propriedades Corpusculares da Radiação (2,5) a) Luz de comprimento de onda igual a 200 nm incide sobre uma superfície de alumínio. No alumínio são necessários 4,20 eV para remover um elétron. a1) Determine o potencial de corte para este comprimento de onda. (0,5) a2) Determine o comprimento de onda de corte para o Efeito Fotoelétrico no alumínio. (1,0) b) Fótons com comprimento de onda igual a 2,40 pm incidem sobre um alvo que contém elétrons livres. b1) Determine o comprimento de onda do fóton espalhado num ângulo de 60° em relação à direção de incidência. (0,5) b2) Determine o momento linear do elétron espalhado. (0,5) 3) Propriedades Ondulatórias da Matéria (2,5) a) Um elétron livre e um fóton têm cada um deles energia total igual a 2,65 keV. Determine: a1) o momento linear de cada um; (0,5) a2) o comprimento de onda de cada um. (0,5) b) A energia de uma partícula em movimento harmônico simples em uma dimensão é dada por , 22 222 xm m pE ⋅⋅+ ⋅ = ω onde p é o momento linear da partícula, m a sua massa, ω a sua frequência angular e x a posição da partícula em relação ao seu ponto de equilíbrio. Usando o Princípio da Incerteza de Heisenberg, determine: b1) o valor da distância x que minimiza a energia da partícula. (1,0) b2) o valor deste mínimo de energia. (0,5) 4) Modelos Atômicos (2,5) a) Um átomo de hidrogênio emite luz com comprimento de onda igual a 486,1 nm. Determine a transição do átomo (estados inicial e final) responsável por esta radiação. (1,5) b) Considere a massa do núcleo como sendo igual a 1,673×10-27 kg. Discuta o efeito desta massa sobre os níveis de energia do átomo de hidrogênio. Para isto, calcule os novos níveis de energia levando em conta agora esta massa nuclear. Sugestão: considere o movimento do centro de massa do sistema elétron-núcleo. Leve em conta também que o resultado calculado em sala de aula considera que a massa do núcleo é infinita. (1,0) NOTA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DFIS Constantes Fundamentais b = 2,898××××10-3 m⋅⋅⋅⋅K σσσσ = 5,670××××10-8 W/m2 h = 6,626××××10-34 J⋅⋅⋅⋅s 1 eV = 1,602××××10-19 J e = 1,602××××10-19 C c = 2,998××××108 m/s me = 9,109××××10-31 kg Formulário Questão 1 T b MAX =λ 4TR ⋅= σ ( ) ( ) 16,273+= CtKT Questão 2 00 EhVe −⋅=⋅ ν c ν λ= ( )θλ cos10 −⋅⋅=∆ cm h ( ) ( )222020 cpcmEcmE efFiF ⋅+⋅+=⋅+ Questão 3 p h DB =λ m pK ⋅ = 2 2 c Epe = h≥∆⋅∆ xp pi⋅ = 2 h h Questão 4 eV n En 2 56,13 −= 22 42 0 1 24 1 n emEn ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ −= hεpi Em todas as questões, justifique todos os passos usados. Respostas sem justificativas poderão não ser consideradas.
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