Lista de introduçao física moderna

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Instituto de Física / UFG 
 
Lista 1 – Problemas de Física Moderna I (2017/1) 
 
 
1. Determine o comprimento de onda de seu pico da curva de radiância espectral para 
emissão de radiação térmica de corpos negros às seguintes temperaturas: a) 3,0 K, b) 300 
K, e c) 3.000 K. 
 
2. Para as temperaturas apresentadas no exercío anterior, encontre o valor da radiância 
emitida por esses corpos. 
 
3. A curva de radiância espectral de uma estrela mostra que a temperatura na sua superfície é 
3.000 K. Se a potência irradiada por essa estrele é 100 vezes maior que a potência irradiada 
pelo Sol, determine o tamanho dessa estrela. Considere que a temperatura da superfície do 
Sol é de 5.800 K e seu raio de 6,96.10
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 m. 
 
4. Descreva as contribuições de Planck, Einstein e Compton para a Física Quântica. 
 
5. Quais os principais aspectos do efeito fotoelétrico que não são explicados pela teoria 
ondulatória clássica? Como a teoria quântica explica cada um deles? 
 
6. Qual é a energia total contida num feixe monocromático formado por n fótons de 
frequência f. 
 
7. Em condições iniciais, o olho humano é capaz de perceber um clarão de aproximadamente 
60 fótons que chegam à córnea. Qual é a energia associada a estes 60 fótons se o 
comprimento de onda for 550 nm? 
 
8. Uma luz brilhante (elevada intensidade) ejetará mais elétrons de uma superfície metálica 
do que uma luz mais fraca, de mesma frequência? Explique. 
 
9. O limiar de comprimento de onda (0) do potássio é 564 nm. Na experiência do efeito 
fotoelétrico, 
a) Qual é a função trabalho do potássio? 
b) Qual é a variação de potencial que devemos aplicar para que a corrente produzida pelos 
elétrons ejetados seja nula (variação de potencial para parar os fotoelétrons), quando se usa luz 
de 400 nm? 
 
10. Uma superfície de sódio é iluminada por uma radiação com um comprimento de onda de 
300 nm. A função de trabalho para o sódio é de 2,64 eV (1 eV = 1,6.10
-19
 J). Calcule: 
a) A energia cinética dos fotoelétrons ejetados. 
b) O comprimento de onda de corte (λ0) para o sódio. 
 
11. A função trabalho do tungstênio é 4,5 eV. Calcule a velocidade do mais rápido fotoelétron 
emitido para fótons incidentes de 5,8 eV. 
 
12. Na tabela abaixo são apresentados os resultados obtidos por Millikan para o efeito 
fotoelétrico no lítio. 
Comprimento de onda, (nm) 433,9 404,7 365,0 312,5 253,5 
Potencial de corte, V (volt) 0,55 0,73 1,09 1,67 2,57 
estimar: (a) o valor da constante de Planck, h; (b) a função trabalho do lítio. 
 
 
 
 
2 
13. Determine a energia cinética máxima dos fotoelétrons se a função trabalho do material é de 
2,3 eV e a freqüência da radiação é de 3,0 x10
15
 Hz. 
 
14. Explique os processos de produção de raios X. 
 
15. Qual é a diferença de potencial mínima entre o filamento e o alvo de um tubo de raio X para 
que produção de raio X de comprimento de onda 0,15 nm? Qual é o comprimento de onda 
mínimo para raios X produzidos sob uma ddp de 30 kV? 
 
16. Os raios X de comprimento de onda 
200000.0
0

nm são espalhados a partir de um alvo 
sob um ângulo de 60 em relação ao feixe incidente. Calcule: 
a) O deslocamento Compton 

. 
b) A energia cinética fornecida ao elétron recuado. 
c) O comprimento de onda dos raios X espalhados sob esse ângulo. 
 
17. Um fóton de raio X de comprimento de onda 6 pm (picometro) que colide com um elétron e 
é espalhado sob um ângulo de 90. 
a) Qual é a variação do comprimento de onda do fóton? 
b) Qual é a energia cinética do elétron espalhado? 
 
18. Como Dirac explica o fenômeno da produção de pares? 
 
19. No processo de produção de pares, um fóton é transformado em um elétron e um pósitron. 
Determine o comprimento de onda do fóton, com três algarismos significativos, supondo que a 
energia mínima para que esse processo possa ocorrer é 
13
1064.1

E
J.