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Física

Colégio Objetivo

No espalhamento Compton, um fóton de comprimento de onda λc = 1, 8 pm (o mesmo valor do comprimento de onda Compton), colide com um elétron em repouso. O fóton é espalhado para o ângulo de 180◦ em relação à trajetória inicial. Determine o valor da energia cinética relativística do elétron após a colisão.

(a) (1/3) MeV.
(b) (1/2) MeV.
(c) (2/3) MeV.
(d) (3/2) MeV.

Estudando com Questões

há 2 anos

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F4_P2O_2022_2

ESTÁCIO

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há 2 anos

Para determinar o valor da energia cinética relativística do elétron após a colisão no espalhamento Compton, podemos usar a conservação da energia e do momento. Inicialmente, o elétron está em repouso, então sua energia cinética é zero. Após a colisão, o fóton é espalhado para um ângulo de 180° em relação à trajetória inicial. Isso significa que o fóton perdeu toda a sua energia e transferiu para o elétron. Usando a conservação da energia, podemos escrever: Energia inicial do fóton = Energia final do fóton + Energia cinética final do elétron Como o fóton perdeu toda a sua energia, a energia final do fóton é zero. Portanto, temos: Energia inicial do fóton = Energia cinética final do elétron A energia inicial do fóton é dada pela fórmula da energia de um fóton: E = hf Onde h é a constante de Planck e f é a frequência do fóton. Podemos relacionar a frequência com o comprimento de onda usando a velocidade da luz: c = λf Onde c é a velocidade da luz e λ é o comprimento de onda. Podemos rearranjar essa equação para obter a frequência: f = c/λ Substituindo na fórmula da energia do fóton, temos: Energia inicial do fóton = (hc)/λ Agora, substituindo os valores fornecidos, temos: Energia inicial do fóton = (hc)/(1,8 pm) Agora, para determinar a energia cinética final do elétron, precisamos converter a energia inicial do fóton para a unidade correta. A resposta correta será aquela que corresponder à energia cinética final do elétron em MeV. Espero ter ajudado!

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Em relação ao referencial inercial de uma estação espacial, observa-se que uma nave realiza uma viagem em um intervalo de tempo de 10 anos com velocidade constante de 3c/5 (módulo). Em relação aos equipamentos da nave, a distância percorrida pela nave nessa viagem foi de

(a) 4, 8 anos-luz.
(b) 7, 5 anos-luz.
(c) 6, 0 anos-luz.
(d) Não é possível determinar sem conhecer o vetor velocidade da nave em relação à estação espacial.

Para um dado referencial inercial A, dois eventos distintos ocorrem SIMULTANEAMENTE nas posições respectivas (x1 = +L; y1 = +L) e (x2 = −L; y2 = +L), para um dado valor de L. Um outro referencial B se move com velocidade constante ~u em relação ao referencial A. Para que esses dois eventos ocorram simultaneamente também para B, um valor possível para ~u é dado pelo item

(a) +(c/2) ŷ.
(b) +(c/2) x̂.
(c) +(c/2) (x̂+ ŷ).
(d) Os eventos 1 e 2 são simultâneos para qualquer referencial inercial.

O efeito fotoelétrico é observado com dois arranjos experimentais distintos, com campos na frequência f1 = 1, 0 × 1015 Hz e f2 = 0, 5 × 1015 Hz. Estima-se que a energia cinética dos elétrons ejetados é K1 = 2, 25 eV e K2 = 1, 00 eV, para cada arranjo respectivo. Com esses dados experimentais, uma estimativa para a razão entre a constante de Planck e a carga elétrica do elétron h/e é

(a) 2, 5× 10−15 Vs.
(b) 6, 5× 10−15 Vs.
(c) 1, 0× 10−15 Vs.
(d) 3, 5× 10−15 Vs.

Certos materiais se comportam como supercondutores em temperaturas próximas ao zero absoluto. Um valor aproximado para a energia cinética média dos elétrons nesses materiais é de 5×10−22 J. Para o modelo de elétrons livres, estime o valor do comprimento de onda de De Broglie de elétrons com a dada energia cinética média.

(a) 18 nm.
(b) 36 nm.
(c) 72 nm.
(d) 144 nm.

No modelo de Bohr, os estados estacionários de um átomo de hidrogênio são associados ao número n que pode assumir apenas valores inteiros positivos (1, 2, 3, · · · ). Nesse modelo, a força centrípeta Fc que o elétron sente ao redor do núcleo é função de n de acordo com o item

(a) Fc ∼ 1/n4.
(b) Fc ∼ 1/n2.
(c) Fc ∼ 1/n.
(d) Fc ∼ n.

Considerando os postulados e os princípios fundamentais da Mecânica Quântica que descrevem o comportamento de uma partícula não-relativística, é INCORRETO afirmar que:

(a) uma partícula pode ser preparada de forma que a posição e o momento linear, num dado instante, possuem incertezas ∆x = (3/8)×10−17 m e ∆p = 10−17 kg.m/s.
(b) os valores possíveis de um observável são determinados a partir de uma equação de autovalor.
(c) o momento angular orbital de um elétron ao redor do próton no átomo de hidrogênio é quantizado.
(d) |ψ(x, t)|2 representa a densidade de probabilidade de encontrar a partícula entre x e x + dx no instante t se ψ(x, t) é a função de onda que descreve a partícula.

Um elétron se encontra confinado em uma caixa de potencial cujas paredes estão localizadas nos pontos x1 = −a e x2 = a, com a = 9 × 10−10 m. O menor valor de energia total que o elétron pode ter é

(a) (1/16) eV.
(b) (1/32) eV.
(c) (1/4) eV.
(d) 0 eV.

Os experimentais, uma estimativa para a razão entre a constante de Planck e a carga elétrica do elétron h/e é

(a) 2, 5× 10−15 Vs.
(b) 6, 5× 10−15 Vs.
(c) 1, 0× 10−15 Vs.
(d) 3, 5× 10−15 Vs.

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Um elétron se encontra confinado em uma caixa de potencial cujas paredes estão localizadas nos pontos x1 = −a e x2 = a, com a = 9 × 10−10 m. O menor valor de energia total que o elétron pode ter é(a) (1/16) eV.(b) (1/32) eV.(c) (1/4) eV.(d) 0 eV.

Os experimentais, uma estimativa para a razão entre a constante de Planck e a carga elétrica do elétron h/e é(a) 2, 5× 10−15 Vs.(b) 6, 5× 10−15 Vs.(c) 1, 0× 10−15 Vs.(d) 3, 5× 10−15 Vs.

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(a) (1/16) eV.
(b) (1/32) eV.
(c) (1/4) eV.
(d) 0 eV.

Os experimentais, uma estimativa para a razão entre a constante de Planck e a carga elétrica do elétron h/e é

(a) 2, 5× 10−15 Vs.
(b) 6, 5× 10−15 Vs.
(c) 1, 0× 10−15 Vs.
(d) 3, 5× 10−15 Vs.