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.
2) (UEM-PR) Com relação ao efeito fotoelétrico e às conclusões advindas da interpretação desse fenômeno, assinale o que for correto.
01. Para uma frequência fixa, o número de elétrons emitidos por uma placa metálica iluminada é proporcional à intensidade da radiação luminosa que incide na placa.
02. A energia das radiações eletromagnéticas é quantizada e é tanto maior quanto maior for a frequência da radiação.
04. A energia cinética dos elétrons emitidos por uma placa iluminada depende da intensidade da radiação que incide na placa.
08. A luz é formada por corpúsculos, ou quanta de luz, denominados fótons.
16. O efeito fotoelétrico pode sempre ser observado em um experimento com uma placa de alumínio cuja função trabalho é 4,1 eV, independentemente da frequência da radiação utilizada no experimento.
3) (UFJF-MG) Fótons de raios X, com energias da ordem de 1,98 .10-15 J, são utilizados em experimentos de difração com cristais. Nesses experimentos, o espaçamento entre átomos do cristal é da ordem do comprimento de onda dos raios X. Em 1924, Louis de Broglie apresentou a teoria de que a matéria possuía tanto características corpusculares como ondulatórias. A teoria de Louis de Broglie foi comprovada por um experimento de difração com cristais, utilizando-se um feixe de elétrons de um feixe de raios X. Considere a constante de Planck h = 6,60 . 10-34 J/s; a velocidade da luz no vácuo c = 3,0 . 108 m/s; a massa de elétron m = 9,10 . 10-31 Kg e 1 eV = 1,60 . 10-19 J.
a) Calcule o valor do espaçamento entre os átomos do cristal, supondo que o valor do espaçamento é igual ao comprimento de onda dos raios X com energia de 1,98 . 10-15 J.
b) Calcule o valor da quantidade de movimento dos elétrons utilizados no experimento de difração com o cristal, cujo espaçamento entre os átomos foi determinado no item anterior. Despreze os efeitos relativísticos no movimento dos elétrons.
c) Calcule o valor aproximado da energia cinética dos elétrons, em eletro-volts, neste experimento.
4) (UFC-CE) No início do século XX, novas teorias provocaram uma surpreendente revolução conceitual na física. Um exemplo interessante dessas novas ideias está associado às teorias sobre a estrutura da matéria, mais especificamente àquelas que descrevem a estrutura dos átomos. Dois modelos atômicos propostos nos primeiros anos do século XX foram o de Thomson e o de Rutherford. Sobre esses modelos, assinale a alternativa correta.
a) No modelo de Thomson, os elétrons estão cercados por uma carga positiva, de igual intensidade, que está distribuída em torno do núcleo.
b) No modelo de Rutherford, os elétrons são localizados em uma pequena região central do átomo e estão cercados por uma carga positiva, de igual intensidade, que está distribuída em torno do núcleo.
c) No modelo de Thomson, a carga positiva do átomo encontra-se uniformemente distribuída em um volume esférico, ao passo que os elétrons estão localizados na superfície da esfera de carga positiva.
d) No modelo de Rutherford, os elétrons movem-se em torno da carga positiva, que está localizada em uma pequena região central do átomo, denominada núcleo.
e) O modelo de Thomson e o modelo de Rutherford consideram a quantização da energia.
5) (UDESC-SC) Um elétron em um átomo de hidrogênio efetua uma transiçãoentre dois estados cujas energias são Ei = -0,54 eV e Ef = -3,40 eV. A frequência da radiação emitida é:
a) 4,3 . 1014 Hz
b) 6,9 . 1014 Hz
c) 5,2 . 1014 Hz
d) 1,3 . 1014 Hz
e) 8,2 . 1014 Hz
6) (UDESC-SC) Foi determinado experimentalmente que, quando se incide luz sobre uma superfície metálica, essa superfície emite elétrons. Esse fenômeno é conhecido como efeito fotoelétrico e foi explicado em 1905 por Albert Einstein, que ganhou em 1921 o prêmio Nobel de Física, em decorrência desse trabalho. Durante a realização dos experimentos desenvolvidos para compreender esse efeito, foi observado que:
1. os elétrons eram emitidos imediatamente. Não havia atraso de tempo entre a incidência da luz e a emissão dos elétrons.
2. quando se aumentava a intensidade da luz incidente, o número de elétrons emitidos aumentava, mas não sua energia cinética.
3. a energia cinética do elétron emitido é dada pela equação Ec = mv2/2 = hf - W, em que o termo hf é a energia cedida ao elétron pela luz, sendo h a constante de Planck e f a frequência da luz incidente. O termo W é a energia que o elétron tem de adquirir para poder sair do material, e é chamado função trabalho do metal.
Considere as eguintes afirmativas:
I. Os elétrons com energia cinética zero adquiriram energia suficiente para serem arrancados do metal.
II. Assim como a intensidade da luz incidente não influencia a energia dos elétrons emitidos, a frequência da luz incidente também não modifica a energia dos elétrons.
III. O metal precisa ser aquecido por um certo tempo para que ocorra o efeito fotoelétrico.
Assinale a alternativa correta.
a) somente a afirmativa II é verdadeira.
b) todas as afirmativas são verdadeiras.
c) somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
d) somente a afirmativa III é verdadeira.
e) somente a afirmativa I é verdadeira.
7) (UFRN) Quando há incidência de radiação eletromagnética sobre uma superfície metálica, elétrons podem ser arrancados dessa superfície e eventualmenteeeee produzir uma corrente elétrica. Esse fenômeno pode ser aplicado na construção de dispositivos eletrônicos, tais como os que servem para abrir e fechar portas automáticas. Ao interagir com a superfície metálica, a radiação eletromagnética incidente se comporta como:
a) onda, e o fenômeno descrito é chamado de efeito fotoelétrico.
b) partícula, e o fenômeno descrito é chamado de efeito fotoelétrico.
c) partícula, e o fenômeno descrito é chamado de efeito termiônico.
d) onda, e o fenômeno descrito é chamado de efeito termiônico.
8) (UFPE) O efeito fotoelétrico, explicado por Albert Einstein em 1905, constitui um dos marcos iniciais no desenvolvimento da Física Quântica. Assinale, dentre as alternativas a seguir, a única característica observada no efeito fotoelétrico que está de acordo com a previsão da Física Clássica, quando fotoelétrons são emitidos a partir do cátodo.
a) A existência de uma frequência de corte da radiação incidente.
b) O crescimento da corrente fotoelétrica com a frequência da radiação incidente.
c) A ausência de intervalo de tempo apreciável entre a incidência de radiação no cátodo e o estabelecimento da corrente fotoelétrica.
d) O crescimento da corrente fotoelétrica com a intensidade da radiação incidente.
e) A dependência da energia cinética dos fotoelétrons com a frequência da radiação incidente.
9) (UDESC-SC) Uma radiação ultravioleta, de comprimento de onda igual a 2,5 . 10-7 m, incide na superfície de um metal, fazendo com que sejam ejetados elétrons dessa superfície. Sendo a energia cinética máxima desses elétrons igual a 0,800 eV, qual o valor da função trabalho desse metal? Dado: Constante de Plack = 6,4 . 10-34 J.s = 4,0 . 10-15 eV.s
a) 6,5 eV
b) 5,60 eV
c) 4,80 eV
d) 4,00 eV
e) 3,50 eV
10) (UFG-GO) A experiência da dupla fenda realizada por Akira Tonomura, em 1989, consiste em lançar elétrons sobre um anteparo que contém duas fendas e coletar em uma tela as partículas transmitidas, conforme ilustrado a seguir:
Nesse experimento, a fonte emite um elétron por vez. A evolução temporal da imagem formada está ilustrada nas figuras A, B, C e D.
O fenômeno físico constatado na imagem final D e a teoria que descreve o comportamento dos elétrons são, respectivamente,
a) refração e quantização de Bohr.
b) refração e quantização de Planck.
c) ondulatório e quantização de Planck.
d) ondulatório e dualidade onda-partícula
e) propagação retilínea e dualidade onda-partícula.
11) (UFRN) Estudantes interessados em analisar a natureza dual da luz preparavam uma apresentação para uma feira de ciências com três experimentos, conforme mostrados nas figuras seguintes.
- O 1° experimento mostra a difração da luz ao passar por uma fenda estreita;
- O 2° experimento mostra o efeito fotoelétrico caracterizado pela geração de corrente elétrica a partir da incidência de luz sobre uma célula fotoelétrica; e
- O 3° experimento mostra o efeito da polarização da luz ao fazê-la incidir sobre filtros polarizadores.
A partir desses experimentos, é correto afirmar que:
a) o efeito fotoelétrico e a polarização evidenciam a natureza da luz, enquanto a difração evidencia a natureza corpuscular da luz.
b) a polarização e a difração evidenciam a natureza corpuscular da luz, enquanto o efeito fotoelétrico evidencia a natureza ondulatória da luz.
c) a difração e a polarização evidenciam a natureza ondulatória da luz, enquanto o efeito fotoelétrico evidencia a natureza corpuscular da luz.
d) o efeito fotoelétrico e a difração evidenciam a natureza ondulatória da luz, enquanto a polarização evidencia a natureza corpuscular da luz.
12) (UEL-PR) Atulamente, sabe-se que as partículas que compõem a matéria formadora do universo podem ter comportamento de natureza tanto corpuscular como ondulatória. O fato de não observarmos diretamente a natureza ondulatória em objetos materiais macroscópicos, como em uma bola de bilhar de aproximadamente 50 g, possuindo velocidade igual a 5,0 m/s, deve-se:
Dado: h = 6,4 . 10-34 J.s = 4,0 . 10-15 eV.s
a) à razão de não ter sido inventado um aparelho óptico que identifique diretamente essa característica da matéria.
b) ao fato de o comprimento de onda associado, que tem o valor de 2,65 . 10-33 m, ser pequeno para uma detecção, mesmo com aparelhos e medida que alcancem a ordem de grandeza no nível subatômico.
c) à massa da bola, pois tem um valor muito grande para ser possível a demonstração do caráter ondulatório.
d) a uma falha nos postulados de Louis de Broglie e na experiência de Davisson-Germer na medida de comprimento de onda da bola de bilhar.
e) aos centros difratores (orifícios, fendas ou átomos) utilizados para medir a frequência da onda associada à bola, de valor 1,89 . 1033
Hz, estarem localizados incorretamente nos equipamentos e detecção.
c) à massa da bola, pois tem um valor muito grande para ser possível a demonstração do caráter ondulatório.
d) a uma falha nos postulados de Louis de Broglie e na experiência de Davisson-Germer na medida de comprimento de onda da bola de bilhar.
e) aos centros difratores (orifícios, fendas ou átomos) utilizados para medir a frequência da onda associada à bola, de valor 1,89 . 1033
13) (UFU-MG) Um átomo exitado emite energia, muitas vezes em forma de luz visível, porque:
a) um dos elétrons decai para níveis de energia mais baixos, aproximando-se do núcleo.
b) um dos elétrons foi arrancado do átomo.
c) um dos elétrons desloca-se para níveis de energia mais altos, afastando-se do núcleo.
d) os elétrons permanecem estácionários em seus níveis de energia.
14) (UFRN) No início do século XX, foram propostos dosi modelos atômicos da matéria segundo os quais o átomo era constituído de um pequeno núcleo formado por cargas positivas e, em torno desse núcleo, orbitvam os elétrons. O modelo de Rutherford (1911) baseava-se em experimentos de espalhamentos de partículas alfa desviadas pelos núcleos atômicos, enquanto o modelo de Bohr (1913), que procurava superar as limitações do modelo anterior, explicava os espectros de linhas de emissão do átomo de hidrogênio supondo que os elétrons podiam realizar transições entre as órbitas eletrônicas.
Em relação a um dos modelos anteriormente citados, pode-se afirmar também:
a) O modelo de Bohr explicava a estabilidade das órbitas eletrônicas do átomo a partir da quantização do momento angular.
b) O modelo de Bohr mostrava a instabilidade das órbitas eletrônicas do átomo a partir dos experimentos de espalhamento de partículas alfa.
c) O modelo de Rutherford explicava a instabilidade das órbitas eletrônicas do átomo a partir da quantização da energia.
d) O modelo de Rutherford mostrava a instabilidade das órbitas elétrônicas do átomo a partir de experimentos de espalhamento de partículas alfa.
15) (UNIMONTES-MG) Em 1913, apenas dois anos após o físico inglês Ernest Rutherford ter mostrado que o átomo possuia um núcleo, o grande físico dinamarques Niels Bohr propôs um modelo para o átomo de hidrogênio que não apenas levava em conta a existência das linhas espectrais, mas predizia seus comprimentos de onda com uma precisão em torno de 0,02 %. Os postulados que Bohr introduziu para seu modelo são:
1. Um átomo pode existir, sem irradiar energia, em qualquer um de um conjunto discreto de estados de energia estacionário;
2. Um átomo pode emitir ou absorver radiação apenas durante transições entre esses estados estacionários. A frequência da radiação e, consequentemente, da linha espectral correspondente é dada por h . fif = Ei - Ef (h é a contante de Planck, cujo valor é 4,0 . 10-15 eV.s).
Um átomo absorve um fóton de frequência 6,2 . 1014 Hz. Com base no modelo de Bohr, a energia do átomo aumenta de, aproximadamente,
a) 6,0 eV
b) 5,2 eV
c) 4,1 eV
d) 2,6 eV
16) (UNIOESTE-PR) Existem vários modelos para explicar o comportamento dos átomos. O modelo de Bohr é o mais simples para explicar algumas propriedades do átomo de hidrogênio. No modelo de Bohr do átomo de hidrogênio, um elétron (q = -e) circunda um próton (q = +e) em uma órbita de raio R. Qual a velocidade do elétron nessa órbita? Considere K como a constante da lei de Coulomb e m a massa do elétron.
a) 2e√ (k/mR)
b) e√(2k/mR)
c) e√(k/mR)
d) ek/√(mR)
e) e√k/mR
17) (UEM-PR) A respeito do raio laser, assinale a alternativa correta.
a) É obtido pela desintegração do núcleo da substância radioativa que é utilizada na fabricação da laser.
b) A luz do laser é praticamente policromática, pois é constituída de radiações que apresentam várias frequências.
c) É uma onda eletromagnética que corresponde às mais altas frequências na faixa dos raios X.
d) A luz do Sol é um laser.
e) É uma amplificação da luz por emissão estimulada de radiação.
18) (FUVEST-SP) Em um laboratório de física, estudantes fazem um experimento em que a radiação eletromagnética de comprimento de onda λ = 300 nm incide em uma placa de sódio com energia cinética máxima Ec = E - W, sendo E a energia de um fóton da radiação e W a energia mínima necessária para extrair um elétron da placa. A energia de cada fóton é E = hf, sendo h a constante de Planck e f a frequência da radiação. Determine:
a) a frequência f da radiação incidente na placa de sódio.
b) a energia E de um fóton dessa radiação.
c) a energia cinética máxima Ec de um elétron que escapa da placa de sódio.
d) a frequência f0 da radiação eletromagnética, abaixo da qual é impossível haver emissão de elétrons da placa de sódio.
Note e adote:
1nm = 10-9 m.
h = 4 . 10-15 eV.s
W(sódio) = 2,3 eV.
1 eV = 1,6 . 10-19 J.
19) (UFMG)
a) No modelo de Niels Bohr para o átomo de hidrogênio, um elétron gira em torno de um próton, em órbitas circulares, sob a ação de um força atrativa. Nesse caso, somente certos valores de raios de órbita são permitidos. Sejam m a massa e q o módulo da carga do elétron. Com base nas leis da Mecânica Clássica e da Eletrostática, bem como considerando as grandezas mencionadas e as constantes físicas necessárias, determine a velocidade do elétron quando este se encontra em uma órbita de raio R no átomo de hidrogênio.
b) Posteriormente à formulação do modelo de Bohr, Louis de Broglie propõe que elétrons, assim como outras partículas, têm propriedades ondulatórias e, também, que o comprimento de onda λ associado a uma partícula em movimento é dado por λ = h/p, em que h é a constante de Planck e p é a quantidade de movimento do elétron. As órbitas de raios quantizados do modelo de Bohr podem ser explicadas com base na consideração de que o perímetro de uma órbita permitida deve conter um número inteiro N de comprimentos de onda da onda associada ao elétron. Considerando essas informações, determine os raios permitidos para as órbitas de Bohr em termos de N, m e q e, também, das constantes físicas necessárias.
20) (UEG-GO) Um fóton de luz é absorvido por um elétron do átomo de hidrogênio que salta do nível de energia n = 1 para o nível n = 5. Utilizando o modelo de Bohr e sabendo que a constante de Planck é h = 6,4 . 10-34 J.s, determine:
Dado: 1 eV = 1,6 . 10-19 J.
a) a energia de cada nível eletrônico.
b) a diferença de energia entre os níveis eletrônicos n = 1 e n = 5.
c) a frequência do fóton absorvido.
Gabarito:
1) b
2) soma 11
3) a)1,0 . 10-10 m
b) 6,6 . 10-24 kg
c) 1,5 . 102 eV
4) d
5) b
6) e
7) b
8) d
9) d
10) d
11) c
12) b
13) a
14) a
15) d
16) c
17) e
18) a)f = 1015 Hz
b) E = 4 eV
c) Ec = 1,7 eV
d) f0 = 5,75 . 1014 Hz
19) a) v = q√(k/mR)
b)R = N2(h2/4π2kmq2)
20) a) E1 = -13,6 eV
E5 = -0,544 eV
b)ΔE1-5 = 13,056 eV
c) f = 3,2 . 1015 Hz
