PF Física IV UFRJ 2000 2 ET1

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Física IV - PROVA FINAL – ET1 – 8/12/2000 
INSTITUTO DE FÍSICA
Universidade Federal do Rio de Janeiro
ATENÇÃO: Para cada ítem, justifique sua resposta.
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1a Questão: (3,0 pontos)
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Uma rede de difração é iluminada, sob incidência normal, por radiação eletromagnética proveniente de uma lâmpada de hidrogênio. Franjas de interferência (m=1) são observadas sobre um anteparo distante D = 30 cm do plano da rede, resultantes das transições dos estados excitados En (n = 5,4,3) para o estado E2. As posições verticais das franjas observadas são Y1 = 14,4 cm, Y2 = 16,7 cm, e Y3 = 20,1 cm, respectivamente (ver figura). Determine:
os valores dos comprimentos de onda (n responsáveis pelas franjas observadas;
os valores dos ângulos (n de difração de cada franja;
o espaçamento d entre as fendas da rede de difração;
o número mmax de ordem máximo observado na região angular [0,2() para o menor comprimento de onda observado.
2ª Questão: (2,0 pontos)
Radiação luminosa monocromática, de comprimento de onda ( = 470 nm , incide perpendicularmente sobre dois meios óticos diferentes, conforme mostra a figura ao lado, com índices de refração n1 = 1,65, n2 = 1,35, e espessura L=12,15 (m. Determine:
os valores dos comprimentos de onda (1 e (2 da radiação no interior dos meios óticos;
os valores das energias equivalentes E(1 e E(2 dos fótons nesses meios óticos; 
o tipo de interferência que ocorrerá entre as radiações eletromagnéticas após ambas atravessarem os dois meios óticos. 
 3ª Questão: (2,5 pontos)
Em um dispositivo foto-elétrico, uma corrente I = 250 mA é observada quando luz solar incide sobre a placa metálica do dispositivo, cuja função trabalho vale ( = 1,7 eV. Determine:
o maior valor do comprimento de onda ( da radição incidente capaz de produzir foto-elétrons no dispositivo; 
o menor valor do comprimento de onda ( da radição incidente que produz o efeito foto-elétrico, sabendo que é necessário aplicar uma tensão invertida de 4,2 Volts para zerar a corrente no circuito;
a potência P da radiação incidente correspondente aos fótons de energia do ítem b) anterior (lembre-se que a corrente I = (Ne/s) ( e, sendo Ne/s o número de elétrons por segundo, e e a carga do elétron). Considere uma eficiência de 100% para a conversão de fótons em elétrons pelo dispositivo.
4ª Questão: (2,5 pontos)
Duas partículas A e B são criadas no laboratório, com velocidades VA = 0,76(c î, e VB = 0,76(c (-î). A partícula B, sendo instável, percorre uma distância D = 45 metros, antes de se transformar em outras partículas. Determine: 
o tempo de vida t da partícula B no laboratório;
o tempo de vida próprio t0 da partícula B;
a velocidade da partícula B vista do referencial de A;
a distância percorrida D' e o tempo de vida t' da partícula B, visto do referencial da partícula A.
DADOS:
c = 3(108 m/s
( = v/c ; ( = (1 - (2) - 1/2
v = ( v’ ( u ) / (1 ( uv’/ c2)
v’= ( v ( u ) / (1 ( uv / c2)
(x = (((x’ ( u(t’)
(t = (((t’ ( (u/c2)(x’)
E = K + mc2
E2 = p2c2 + m2c4
K = mc2(( -1)
1 TeV = 103 GeV = 106 MeV = 1012 eV; 
1 eV = 1,6(10 –19J
(( = (h/mec)(1 - cos()
En = (-13,6/n2) eV
h = 6,64(10 –34J.s
mec2 = 511(103 eV
n2
n1
(
(
L
L
Y
D