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FISICA MODERNA
01-(AFA-014)
Para a construção de uma célula fotoelétrica, que será utilizada na abertura e fechamento automático de uma porta, um pesquisador
dispõe de quatro metais, cujas funções trabalho (ω) estão listadas na tabela abaixo.
Sendo que essa célula deverá ser projetada para funcionar com luz visível, poderá(ão) ser usado(s) somente o(s) metal(is)
Dados:
H=4,1.10-15eV.s
Diagrama do espectro visível
a) platina. b) sódio c) chumbo e prata. d) chumbo e sódio.
02-(UFSC-SC-014)
As ondas eletromagnéticas, como a luz e as ondas de rádio, têm um “sério problema de identidade”. Em algumas situações apresentam-se como onda, em outras, apresentam-se como partícula, como no efeito fotoelétrico, em que são chamadas de fótons. Isto é o que chamamos de dualidade onda-partícula, uma das peculiaridades que encontramos no universo da Física e que nos leva à seguinte pergunta: “Afinal, a luz é onda ou partícula?”. O mesmo acontece com um feixe de elétrons, que pode se comportar ora como onda, ora como partícula.
Com base no que foi exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. Um feixe de elétrons incide sobre um obstáculo que possui duas fendas, atingindo um anteparo e formando a imagem apresentada na figura acima. A imagem indica que um feixe de elétrons possui um comportamento ondulatório, o que leva a concluir que a matéria também possui um caráter dualístico.
02. O fenômeno da difração só fica evidente quando o comprimento de onda é da ordem de grandeza da abertura da fenda.
04. O físico francês Louis de Broglie apresentou uma teoria ousada, baseada na seguinte hipótese: “se fótons apresentam características de onda e partícula [...], se elétrons são partículas mas também apresentam características ondulatórias, talvez todas as formas de matéria tenham características duais de onda e partícula”.
08. Admitindo que a massa do elétron seja 9,1.10-31 kg e que viaja com uma velocidade de 3.106 m/s, o comprimento de onda de De Broglie para o elétron em questão é 2,4.10-12 m.
16. Após a onda passar pela fenda dupla, as frentes de ondas geradas em cada fenda sofrem o fenômeno de interferência, que pode ser construtiva ou destrutiva. Desta forma, fica evidente o princípio de dependência de propagação de uma onda.
32. Christian Huygens, físico holandês, foi o primeiro a discutir o caráter dualístico da luz e, para tanto, propôs o experimento de fenda dupla
03-(AFA-014)
Uma garota de nome Julieta se encontra em uma nave espacial brincando em um balanço que oscila com período constante igual a To, medido no interior da nave, como mostra a figura abaixo.
A nave de Julieta passa paralelamente com velocidade 0,5 c, em que c é a velocidade da luz, por uma plataforma espacial, em relação à qual, o astronauta Romeu se encontra parado.
Durante essa passagem, Romeu mede o período de oscilação do balanço como sendo T e o comprimento da nave, na direção do movimento, como sendo L.
Nessas condições, o período T, medido por Romeu, e o comprimento da nave, medido por Julieta, são respectivamente
04-(UNICAMP-SP-012)
Raios X, descobertos por Röntgen em 1895, são largamente utilizados como ferramenta de diagnóstico médico por radiografia e
tomografia. Além disso, o uso de raios X foi essencial em importantes descobertas científicas, como, por exemplo, na
determinação da estrutura do DNA.
a) Em um dos métodos usados para gerar raios X, elétrons colidem com um alvo metálico perdendo energia cinética e gerando fótons de energia E= h.f , sendo h=6,6.10-34 J.s e f a frequência da radiação. A figura (a) abaixo mostra a intensidade da radiação
emitida em função do comprimento de onda, λ . Se toda a energia cinética de um elétron for convertida na energia de um fóton, obtemos o fóton de maior energia. Nesse caso, a frequência do fóton torna-se a maior possível, ou seja, acima dela a intensidade emitida é nula. Marque na figura o comprimento de onda correspondente a este caso e calcule a energia cinética dos elétrons incidentes.
b) O arranjo atômico de certos materiais pode ser representado por planos paralelos separados por uma distância d. Quando incidem nestes materiais, os raios X sofrem reflexão especular, como ilustra a figura (b) abaixo.
Uma situação em que ocorre interferência construtiva é aquela em que a diferença do caminho percorrido por dois raios paralelos, 2x L, é igual a λ , um comprimento de onda da radiação incidente. Qual a distância d entre planos para os quais foi observada interferência construtiva em θ = 14,5o, usando-se raios X de λ = 0 15 nm , ? Dados: sen 14,5o=0,25 , e cos 14,5o= 0 97.
05-(UDESC-SC-012)
A emissão de elétrons de uma superfície, devido à incidência de luz sobre essa superfície, é chamada de efeito fotoelétrico. Em um
experimento um físico faz incidir uma radiação luminosa de frequência f e intensidade I sobre uma superfície de sódio, fazendo com que N elétrons sejam emitidos desta superfície.
Em relação aos valores iniciais f e I, assinale a alternativa que apresenta como devem variar a frequência e a intensidade da luz incidente para duplicar o número de elétrons emitidos:
a.( ) duplicar a frequência e manter a intensidade. b.( ) manter a frequência e duplicar a intensidade.
c.( ) reduzir a frequência pela metade e manter a intensidade. d.( ) manter a frequência e quadruplicar a intensidade.
e.( ) a emissão de elétrons independe da frequência e da intensidade da luz incidente.
Problemas, como a incompatibilidade entre a Mecânica Newtoniana e o Eletromagnetismo Clássico,
levaram ao desenvolvimento da Teoria da Relatividade Especial de Einstein. Não há registros de que os resultados do experimento do interferômetro de Michelson-Morley, realizado em 1887, tenham influenciado diretamente os trabalhos de Albert Einstein, publicados em 1905, mas, segundo Isaac Asimov, a observação de Michelson-Morley é “o mais importante experimento que não deu certo de toda a história da ciência”.
Com base na informação e nos conhecimentos de Física, explique
• o funcionamento do experimento;
• como a não-comprovação da existência de um referencial em repouso absoluto — o chamado “éter” — confirmaria os postulados da Relatividade Especial.