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Prova_1_FEE_01102012

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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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