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Física

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Dado o vetor momento L e sua componente azimutal Lz, o menor ângulo entre estes vetores ocorre quando Lz possui maior valor, pois nesta situação Lz possui uma orientação mais alinhada ao longo do ângulo vetor momentum. Assim, se Lz possui valor menor, há um aumento do ângulo entre L e Lz, devido à diferença de orientações. Com base nisso, para um elétron no estado d, qual é, aproximadamente, o valor máximo do ângulo entre L e Lz? 26,6º 251º 180º 144,7º 90º
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Edileia Sousa

há 10 meses

Respostas

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há 10 meses

Para um elétron no estado d, o momento angular total \( L \) pode ser representado por \( L = \sqrt{l(l+1)}\hbar \), onde \( l = 2 \) para estados d. A componente azimutal \( L_z \) é dada por \( L_z = m\hbar \), onde \( m \) pode assumir os valores \( -2, -1, 0, 1, 2 \). O ângulo \( \theta \) entre \( L \) e \( L_z \) pode ser encontrado usando a relação: \[ \cos(\theta) = \frac{L_z}{L} \] Para o valor máximo de \( L_z \), que ocorre quando \( m = 2 \): \[ L_z = 2\hbar \] E o valor de \( L \) é: \[ L = \sqrt{2(2+1)}\hbar = \sqrt{6}\hbar \] Assim, temos: \[ \cos(\theta) = \frac{2\hbar}{\sqrt{6}\hbar} = \frac{2}{\sqrt{6}} \approx 0,816 \] Calculando o ângulo: \[ \theta \approx \cos^{-1}(0,816) \approx 35º \] O valor máximo do ângulo entre \( L \) e \( L_z \) ocorre quando \( m = -2 \), que é \( 180º - 35º = 145º \). Portanto, a resposta correta, considerando as opções, é aproximadamente 144,7º.

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