Universidade Federal do Pampa – Campus Uruguaiana

Curso: Ciências da Natureza

Disciplina: Matéria e Radiações

Prof. Msc. Charles Guidotti

Lista de Exercícios 2 – Física Quântica

1) Coloque as radiações a seguir em ordem decrescente da energia dos fótons

correspondentes: (a) luz amarela de uma lâmpada de vapor de sódio; (b) raio

gama emitido por um núcleo radioativo; (c) onda de rádio emitida pela antena de

uma estação de rádio comercial; (d) feixe de microondas emitido pelo radar de

controle de trafego aéreo de um aeroporto.

2) Uma lâmpada ultravioleta emite luz com um comprimento de onda de 400 nm,

com uma potência de 400 W. Uma lâmpada infravermelha emite luz com um

comprimento de onda de 700 nm, também com uma potência de 400 W. (a) Qual

das duas lâmpadas emite mais fótons por segundo? (b) Quantos fótons por

segundo emite esta lâmpada?

3) A figura abaixo mostra vários gráficos, do potencial de corte em função da

frequência da luz incidente, obtidos com alvo de césio, potássio, sódio e lítio. (a)

Coloque os alvos na ordem dos valores das funções trabalho, começando pela

maior. (b) Coloque os gráficos na ordem dos valores de h, começando pelo maior.

4) Determine o valor da função trabalho Φ do Sódio a partir da figura do exercício

anterior. (R.2,3 eV)

5) A luz amarela de uma lâmpada de sódio, usada na iluminação de estradas, tem o

comprimento de onda de 589 nm. Qual a energia de um fóton emitido por uma

dessas lâmpadas? (R. 2,11 eV)

6) Certo fóton de raios-X tem o comprimento de onda de 35,0 pm. Calcular: (a)

energia do fóton; (b) a sua frequência; (c) o seu momento linear. (R. (a) 35,4 keV;

(b) 8,6 x 1018 Hz; (c) 35,4 keV/c)

7) Quais são: (a) a frequência; (b) o comprimento de onda e (c) o momento de um

fóton, cuja energia é igual à energia de repouso do elétron? (R. (a) 1,24 x 1020 Hz;

(b) 2,43 pm; (c) 0,511 MeV/c)

8) O leitor precisa escolher um elemento para uma célula fotoelétrica que funcione

com luz visível. Quais dos seguintes elementos são apropriados (a função trabalho

aparece entre parênteses): Tântalo (4,2 eV); tungstênio (4,5 eV); alumínio (4,2 eV),

bário (2,5 eV), lítio (2,3 eV)?

9) Explique o efeito fotoelétrico.

10) Uma luz mais brilhante ejetará mais elétrons de uma superfície fotossensível do

que uma luz mais fraca de mesma frequência?

11) Uma luz de alta frequência ejetará um maior número de elétrons do que uma luz

de baixa frequência?

12) O que significa o termo quantum? Qual é a energia total contida em um feixe

monocromático formado por n fótons de frequência f?

13) Um feixe luminoso incide na superfície de uma placa de sódio, produzindo uma

emissão fotoelétrica. Mostre que o comprimento de onda da luz incidente pode

ser dado por

.

14) Explique o efeito Compton.

15) Um feixe de raios X de comprimento de onda = 22 pm (energia dos fótons = 56

KeV) é espalhado por um alvo de carbono e o feixe espalhado é detectado a 85°

com o feixe incidente. Qual é o deslocamento de Compton do feixe espalhado? (R.

2,21 pm)

16) Compare o espalhamento de Compton de raios X (l aprox. 20 pm) e de luz visível (l

aprox. 500 nm) para um mesmo ângulo de espalhamento. Em qual dos dois casos

(a) o deslocamento de Compton é maior, (b) o deslocamento relativo do

comprimento de onda é maior, (c) a variação relativa da energia dos fótons é

maior e (d) a energia transferida para os elétrons é maior?

17) Um feixe luminoso com um comprimento de onda de 2,4 pm incide em um alvo

que contem elétrons livres. (a) Determine o comprimento de onda da luz

espalhada a 30o com a direção do feixe incidente. (b) Faça o mesmo para um

ângulo de espalhamento de 120o.

18) Quando a luz se comporta como uma onda? Quando ela se comporta como

partícula?

19) Descreva o experimento da dupla fenda e explique os resultados alcançados pelo

mesmo.

20) Explique por que podemos pensar em um elétron, ou qualquer outra partícula,

como uma onda de matéria que transfere energia e momento a outras partículas

de matéria em eventos pontuais.

21) Qual é o comprimento de onda de de Broglie de um elétron com uma energia

cinética de 120 eV?

22) O que representa a função de onda?

23) Como determinar a função de onda Y correspondente a uma partícula?