Exercícios propostos Capítulo

Testes propostosMenuResumo do capítulo 1Os fundamentos da Física • Volume 3

19Física Quântica

b)c  λf ⇒ λλ3,0 10

P.410A freqüência mínima, ou freqüência de corte f0, ocorre quando Ec(máx.) 0. Logo:

P.411a)Vamos calcular a freqüência mínima f0 para que ocorra emissão fotoelétrica:

A freqüência da luz incidente no metal é dada por:

fcf10
E  hf ⇒EhcE6,63 10 10

P.412A energia do fóton emitido pelo diodo laser é dada por: 80 10

E  hf ⇒EhcE6,6 10 10

Exercícios propostos 2Os fundamentos da Física • Volume 3 • Capítulo 19

A energia E’ 10 18 J representa um número de fótons n dado por:

n10

P.414a)Temos as seguintes formas de energia:

•energia luminosa emitida pela lâmpada; •energia térmica devido ao efeito Joule na lâmpada, nos fios de ligação e na bateria;

•energia química na bateria;

•energia potencial elástica na mola;

•energia mecânica no martelo da campainha;

•energia eletromagnética na bobina e nos fios de ligação;

•energia sonora emitida pela campainha.

b)Na placa metálica ocorre o efeito fotoelétrico explicado por Einstein, levando em consideração a quantização da energia. Einstein propôs que um fóton da radiação incidente, ao atingir o metal, é completamente absorvido por um único elétron, cedendo-lhe sua energia hf. Com isso, elétrons são emitidos pela placa com energia cinética máxima Ec(máx.) hf φ, sendo h a constante de Planck, f a freqüência dos fótons e φ a função trabalho, isto é, a energia mínima necessária para que o elétron seja liberado da placa. Outra parte do sistema é a lâmpada. A emissão de luz é devida aos saltos quânticos.

c)Esquema de forças no braço metálico:

FP: força magnética. FM: força da mola.

FO: força do pino. Equilíbrio:

b)c  λf ⇒λλ3,0 10
Q6,6 10 2,9 10

Exercícios propostos 3Os fundamentos da Física • Volume 3 • Capítulo 19

P.416a)Sendo 13,6 eV a energia correspondente ao estado fundamental, temos os acréscimos de energia:

Logo, só o fóton com 12,75 eV pode ser absorvido, ocorrendo a transição do nível 1 para o nível 4. O primeiro fóton é reemitido com sua respectiva energia (9,25 eV).

b)O átomo irá para o 3o estado excitado (nível 4).

c)O átomo excitado poderá decair, até voltar ao estado fundamental, de uma entre as quatro maneiras a seguir:

1a) 3o estado → estado fundamental; 2a) 3o estado → 2o estado → estado fundamental; 3a) 3o estado → 1o estado → estado fundamental; 4a) 3o estado → 2o estado → 1o estado → estado fundamental.

d)Considere o caso: 3o estado → 2o estado → 1o estado → estado fundamental. Temos:

P.417a)Aspectos da Física Clássica mantidos no modelo de Böhr:

•O elétron se movimenta em torno do núcleo sob ação da força elétrica de atração dada pela lei de Coulomb.

•O movimento do elétron obedece à 2a lei de Newton.

Aspectos inovadores introduzidos por Böhr:

•A passagem do elétron de uma órbita para outra é possível mediante a absorção ou liberação de energia pelo átomo. A energia do fóton absorvida ou liberada no processo corresponde à diferença entre as energias E’ e E dos níveis envolvidos.

Sendo E’ E, temos E’ E hf, em que h é a constante de Planck e f a freqüência do fóton.

•As órbitas permitidas ao elétron são aquelas em que o momento angular é um múltiplo inteiro de h 2 hπ

Exercícios propostos 4Os fundamentos da Física • Volume 3 • Capítulo 19

Mas: Q hf

cfótonfóton10

cMH rec. 10 rec. 10 H

MHQátomo Qfóton Átomo Fóton

P.418a)λλλ6,63 10

400 10 (108 3,6)34 hQ h mv

b)∆∆xQh4
P.419a)λλλ6,63 10

9,1 10 1,0 1034 hQ h mv

b)∆∆xQh

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