Louis De Broglie (1892-1987) durante o seu doutoramento em física na Universidade de ParisSorbonne sugeriu que o elétron, em seu movimento ao redor do núcleo, tinha associado a ele um comprimento de onda particular e introduziu o termo ondas de matéria para descrever as características ondulatórias das partículas materiais. Com base no comportamento ondulatório da matéria, o comprimento de onda de De Broglie de um elétron com velocidade de 5,97 x 10⁶ m.s^-1 é:

Dados:

Massa do elétron = 9,11 x 10^-28 g;

constante de Planck, h = 6,63 x 10^-34 J.s

1J = 1 kg m² .s^-2

Uma das primeiras evidências experimentais da Mecânica Quântica é o efeito fotoelétrico, onde radiações eletromagnéticas incidentes em placas metálicas fazem com que cargas elétricas da superfície absorvam energia suficiente para escaparem destas placas. Se a energia cedida por um fóton a um elétron é maior que a função trabalho do material, o elétron pode escapar. Para o tungstênio, a função trabalho é 4,6 eV. Dados h=4,1 × 10^-15 eV.s, c = 3,0 × 10⁸ m/s, a energia cinética máxima dos elétrons ejetados de uma placa de tungstênio, quando nela incide uma luz ultravioleta de comprimento de onda de 150 nm, é dada por:

Ao final do século XIX, a Física Clássica mostrou-se insuficiente em descrever quantitativamente e qualitativamente alguns fenômenos. Isto motivou a busca por novas teorias, proporcionando o surgimento, por exemplo, da Mecânica Quântica. Neste contexto, analise as afirmativas, identificando com “V” as VERDADEIRAS e com “F” as FALSAS, assinalando, a seguir, a alternativa CORRETA, na sequência de cima para baixo:

( ) A lei de Wein estabelece que para cada temperatura existe um comprimento de onda para o qual a intensidade da radiação emitida é máxima. Ela fornece resultados compatíveis com o espectro de emissão de radiação de corpo negro na região de pequenos comprimentos de onda.

( ) O resultado que ficou conhecido como catástrofe ultravioleta refere-se à equação de Rayleigh, que concordava com o espectro de emissão de radiação de corpo negro para frequências maiores, enquanto que para as frequências menores tendia ao infinito.

( ) A catástrofe ultravioleta somente foi solucionada pelo físico teórico Max Planck através de seu postulado de quantização de energia: “Um oscilador de frequência ν só poderia emitir ou absorver energia em múltiplos inteiros de um ‘quantum de energia’.”

( ) Na teoria de Planck a quantidade mínima de energia emitida, chamada de quantum, é dada por hν, onde ν é a frequência de radiação e h é uma nova constante universal, a constante de Planck.

( ) Os “pacotes de energia” podem assumir valores dados por E = nhν, onde ν é a frequência de radiação, h é a constante de Planck e n é um número inteiro positivo par (0,2,4,6,...).

Um dêutron e um próton penetram simultaneamente no interior de um capacitor plano carregado, normalmente à placa negativa, através de dois furos nela existentes, com velocidades respectivamente iguais a , e 2 , como ilustra a figura a seguir.

Suponha que essas velocidades sejam tais que nenhum dos dois consiga atingir a placa positiva. Assim, o dêutron inverte o sentido de movimento decorrido intervalo de tempo Δt, a uma distância d da placa negativa. Já o próton inverte o sentido de seu movimento decorrido um intervalo de tempo Δt’, a uma distância d` da placa negativa.

Lembre-se de que o dêutron é o núcleo do átomo do deutério, sendo constituído, portanto, por um próton e um nêutron. Despreze os efeitos de borda.

Esses intervalos de tempo Δt e Δt’ e essas distâncias d e d’ são tais que

Stefan e Boltzmann formularam uma lei que relaciona a potência irradiada P com a área A da superfície emissora e a temperatura absoluta T de um corpo.

P = ε. σ. A. T⁴, sendo σ uma constante universal σ = 5,7 . 10⁻⁸ W/m² . K⁴ e ε uma constante numérica menor do que 1, denominada emissividade da superfície.

Da mesma forma que um corpo irradia calor, ele também absorve calor do ambiente circundante, com mesmo valor de ε. Assim, a potência efetiva irradiada por um bloco de alumínio polido (ε = 0,05), de área A = 0,20 m², à temperatura de 127 °C, num ambiente a 27 °C vale em W, aproximadamente,

A energia de um fóton de frequência 5 . 10¹⁴ Hz é, em eV, 

Dados: h = 6,6 . 10⁻³⁴ J.s 1 e V = 1,60 . 10⁻¹⁹ J