Questões de Física - Teoria Quântica para Concurso

Em 1923, Arthur Holly Compton conduziu uma série de experimentos para investigar o fenômeno de espalhamento dos Raios-X por elétrons em um determinado alvo. Durante os experimentos, ele observou um comportamento intrigante: ao incidir uma onda eletromagnética sobre o alvo, os fótons colidiam com os elétrons e sofriam uma redução em sua energia. Considere um fóton com uma frequência de 3 x 10¹⁸ Hz, que colide elasticamente com um elétron inicialmente em repouso, conforme mostrado na Figura 4 abaixo:


Com base nessas informações, utilizando ângulo de espalhamento  = 90°, constante de Planck h = 6,6 × 10⁻³⁴ m²kg/s, velocidade da luz c = 3 × 10⁸ m/s e a massa do elétron m_e = 9,1 × 10⁻³¹ kg e, qual é o valor aproximado do comprimento de onda do fóton espalhado?

A dualidade onda-partícula é um princípio fundamental da física que descreve o comportamento de certas entidades físicas, como elétrons e fótons. De acordo com esse princípio, essas entidades podem se comportar tanto como partículas quanto como ondas, dependendo do contexto experimental. O fóton, por exemplo, pode se comportar como partícula no experimento do efeito fotoelétrico e como onda durante a difração de uma onda eletromagnética. No entanto, a dualidade onda-partícula não é observada em corpos macroscópicos devido às suas massas e velocidades relativamente grandes. Agora, vamos considerar uma peteca de Badminton com uma massa aproximada de 5g, que pode ser lançada a velocidades de aproximadamente 324 km/h. Com base na dualidade onda-partícula, qual seria a faixa aproximada de comprimento de onda associada a essa peteca de Badminton? (Considere h = 6,63 × 10⁻³⁴ m²kg/s )

Considerando Δx, Δy e Δz as incertezas nas medidas das posições de uma partícula de massa m e Δp_x, Δp_y e Δp_z as incertezas nas quantidades de movimento da referida partícula, assinale a opção que apresenta corretamente o princípio da incerteza de Heisenberg, com h sendo a constante de Planck.