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Considere o texto a seguir "Um problema que pode ser utilizado em várias aplicações da função de onda, por meio da equação de Schroedinger unidim...

Considere o texto a seguir


"Um problema que pode ser utilizado em várias aplicações da função de onda, por meio da equação de Schroedinger unidimensional independente do tempo, é o problema da partícula presa numa caixa [...]. Nesse caso, a partícula fica confinada a uma região 0

<

x

<

L

0<�<�

na qual V

(

x

)

=

0

�(�)=0

. Contudo, fora dessa extensão, V

(

x

)

=

�(�)=∞

, ou seja, não é possível encontrar a partícula fora da caixa.  Esse problema possibilita estimar a ordem de grandeza das energias associadas à átomos ou moléculas e permite realizar comparações com os resultados semi-clássicos propostos no início do desenvolvimento da mecânica quântica.


Após esta avaliação, caso queira ler o texto integralmente, ele está disponível em: LOPES Adriana R. Introdução à mecânica quântica. Curitiba: InterSaberes, 2020, p.119.


De acordo com o texto acima e com o livro-base, Introdução à mecânica quântica,  calcule a diferença de energia entre o estado fundamental e o primeiro estado excitado de um elétron que se encontra em uma caixa cuja largura coincide com o raio de Bohr (52,9 picometro). Qual seria esse valor para um nêutron confinado no núcleo atômico, isto é, uma caixa de largura 1 fentômetro? A seguir, leia as afirmativas que exibem esses valores.


I. Δ

E

=

0

,

6099

M

e

V

�=0,6099���


II. Δ

E

=

0

,

1278

M

e

V

�=0,1278���


III. Δ

E

=

0

,

9152

M

e

V

�=0,9152���


IV. Δ

E

=

13

,

6

e

V

�=13,6��


V. Δ

E

=

400

,

74

e

V

�=400,74��


Estão corretas apenas as afirmativas:

💡 1 Resposta

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Para calcular a diferença de energia entre o estado fundamental e o primeiro estado excitado de um elétron que se encontra em uma caixa cuja largura coincide com o raio de Bohr (52,9 picometro), podemos utilizar a fórmula: ΔE = (h^2 * n^2) / (8 * m * L^2) Onde: h = constante de Planck n = número quântico principal (n = 1 para o estado fundamental e n = 2 para o primeiro estado excitado) m = massa do elétron L = largura da caixa Substituindo os valores, temos: ΔE = (6,626 x 10^-34 J.s)^2 * (1)^2 / (8 * 9,109 x 10^-31 kg * (52,9 x 10^-12 m)^2) ΔE = 1,278 x 10^-19 J Para um nêutron confinado no núcleo atômico, isto é, uma caixa de largura 1 fentômetro (10^-15 m), a diferença de energia seria muito maior, pois a massa do nêutron é maior que a do elétron. No entanto, a pergunta não fornece informações suficientes para calcular esse valor. Sobre as afirmativas, a única correta é a IV. ΔE = 13,6 eV.

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