Questões de Física - Física moderna

Alguns equipamentos de visão noturna têm seu funcionamento baseado no efeito fotoelétrico, uma das primeiras descobertas que contribuíram para o surgimento da mecânica quântica. Nesses equipamentos, fótons de frequência f emitidos por um objeto incidem sobre uma superfície metálica. Elétrons são então liberados da superfície e acelerados por um campo elétrico. Em seguida, o sinal eletrônico é amplificado e produz uma imagem do objeto.

Diferentemente do que a física clássica prevê, apenas os elétrons com energia hf acima de uma certa energia mínima E₀ são liberados da superfície metálica.

Considerando a incidência de fótons com frequência da ordem de 10¹⁴ Hz, a ordem de grandeza do valor limite de E₀ para que o equipamento funcione deve ser:

Note e adote:
Constante de Planck: h = 6,63 × 10⁻³⁴J.s

Em certos exames de medicina nuclear, uma substância radioativa é administrada ao paciente que, posteriormente, é acomodado em um aparelho. Quando o elemento radioativo decai, os detectores do aparelho captam parte dos fótons emitidos.

Sabe-se que a energia associada a um fóton está relacionada com a frequência da radiação pela expressão E_f = h · f, sendo h a constante de Planck, cujo valor é 6,63 × 10^–34 J·s. Suponha que o elemento radioativo utilizado em um desses exames seja o tecnécio-99m, que emite radiação cujos fótons têm energia associada de 2,24 × 10^–14J, e considere os detectores de radiação sensíveis às faixas de frequência indicadas na tabela.

Para que possam captar os fótons emitidos pelo tecnécio- -99m, os detectores utilizados no aparelho devem ser do tipo

Alguns equipamentos de visão noturna têm seu funcionamento baseado no efeito fotoelétrico, uma das primeiras descobertas que contribuíram para o surgimento da mecânica quântica. Nesses equipamentos, fótons de frequência f emitidos por um objeto incidem sobre uma superfície metálica. Elétrons são então liberados da superfície e acelerados por um campo elétrico. Em seguida, o sinal eletrônico é amplificado e produz uma imagem do objeto.

Diferentemente do que a física clássica prevê, apenas os elétrons com energia hf acima de uma certa energia mínima E₀ são liberados da superfície metálica.

Considerando a incidência de fótons com frequência da ordem de 10¹⁴ Hz, a ordem de grandeza do valor limite de E₀ para que o equipamento funcione deve ser

Note e adote: Constante de Planck: h = 6,63 × 10 −³⁴J.s

Todo poste de iluminação pública é equipado com um relê detector de luz. Quando a luz ambiente diminui, o relê faz com que um circuito se feche, acendendo a lâmpada. A tarefa de acionar a iluminação pública tornou-se automática graças à tecnologia desenvolvida a partir do século XX, com o advento da Física Moderna.

Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o fenômeno diretamente associado ao funcionamento do relê detector de luz.

A figura mostra o diagrama de níveis de energia, em elétrons-volt, para o átomo de hidrogênio, segundo o modelo proposto por Bohr. Nela está representada uma transição do elétron do nível n = 4 para o nível n = 2.

A quantidade de energia associada ao fóton emitido pelo átomo de hidrogênio na transição mostrada na figura é

    As células fotovoltaicas (placas semicondutoras compostas de silício) são os componentes principais dos painéis solares e são capazes de converter, com certa eficiência, parte da energia dos raios solares em energia elétrica. Essa conversão é causada pelo fenômeno físico denominado “efeito fotoelétrico”, que pode ocorrer em uma variedade de materiais, incluindo metais e semicondutores.

Na superfície dos metais, a sequência de eventos que caracteriza esse efeito, de forma simplificada, é a