O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por meio da incidência de luz sobre uma superfície. O gráfico a seguir relaciona a frequência de corte V 0 em função da frequência da radiação incidente sobre uma placa metálica.
Com base nos dados do gráfico, suas unidades de medida e considerando-se a constante de Planck, h - 6,63 x 10-34J.S , e a carga elementar e - 1,60 x 10-19C, pode-se afirmar que o valor de A, no gráfico, é aproximadamente:
Em 1905 Albert Einstein estabeleceu a cinemática relativística, que prevê fenômenos como a dilatação temporal para referenciais com movimento relativo. Hoje, 112 anos depois, as correções relativísticas são empregadas, por exemplo, no sistema de GPS, que utiliza o tempo para medir distâncias e portanto posicionar os corpos na superfície do planeta a partir da recepção dos sinais enviados por satélites que estão a 20x10 3 km da superfície. As correções devido à relatividade geral são ainda maiores, entretanto vamos considerar apenas a correção devida à relatividade restrita.
Considere um satélite com velocidade relativa ao referencial terrestre de 4000m/s. A dilatação temporal que fará o período de um relógio no satélite em relação ao mesmo período T no referencial na Terra será dada por T'= T/ɣ, com ɣ sendo o fator de Lorentz que pode ser expandido em série conforme a fórmula abaixo:
Dessa maneira a cada segundo dos relógios terrestres (T=1s) no tempo próprio do satélite haverá a redução de T'= 1- v2/(2c2) segundos. Assinale abaixo o número aproximado de microsegundos (10-6 segundos) que o relógio do satélite estaria atrasado em relação à relógios na Terra ao final de um dia. Considere c=3x108 m/s:
Ao tentar solucionar a discrepância entre teoria e experiência, para a questão da radiação de um corpo negro, o físico Max Planck obteve uma expressão para densidade de energia que se baseava fortemente no conceito de quantização do(a):
Max Plank e Albert Einstein iniciaram a formulação da teoria
dos quanta, segundo a qual a radiação eletromagnética é
emitida e se propaga em pequenos pulsos de energia,
chamados pacotes de energia, quanta ou fótons. A respeito
da radiação eletromagnética, julgue os itens que se seguem,
considerando que a velocidade de uma radiação
eletromagnética no vácuo (c) seja de aproximadamente
3 · 108 m/s e que a constante de Planck (h) equivalha a
aproximadamente 4 · 10-15 eV.s.
O comprimento de onda (λ) da radiação eletromagnética
associada a um fóton de 6 eV (elétron-volt) é
igual a 2 · 10-7 m.
Sem dúvida, a teoria quântica é uma construção
científica de notável originalidade e solidez experimental.
Além de ter sido um dos pilares da física do século XX, essa
teoria também levou a importantes mudanças de paradigma
em domínios como o da filosofia da ciência.
Internet:
Em relação à teoria quântica da matéria e da radiação, julgue
os itens a seguir.
Einstein ampliou o conceito de quantum de luz (fóton) ao
propor que um quantum de luz possui um momento
linear (p) correspondente a
onde h é a constante
de Plank e λ o comprimento de onda.
Na imagem abaixo temos o espectro de radiação do Sol medido na terra no alto da atmosfera, ao nível do mar e o ajuste pela equação de Planck para o corpo negro. A posição do pico do modelo do corpo negro satisfaz a lei do deslocamento Wien: λmax T = 2900 x 10-6 Km, onde temos o comprimento de onda do máximo do espectro, λmax, e a temperatura T do corpo negro em equilíbrio térmico com a radiação.
A temperatura de equilíbrio térmico da superfície solar pelo modelo do corpo negro é de aproximadamente
A figura abaixo mostra três espectros vibracionais de um mesmo material medido com uma mesma técnica, porém em condições experimentais diferentes. Com relação a esses espectros, assinale a alternativa correta.
Em 1905 Albert Einstein propôs a teoria da relatividade restrita. No caso, o adjetivo "restrita" é usado para indicar que a teoria se aplica somente a referenciais inerciais. A respeito dessa teoria, julgue os itens a seguir.
A velocidade da luz não é constante para todos os observadores. Depende do referencial inercial em que se situa o observador.
Em 1905 Albert Einstein propôs a teoria da relatividade restrita. No caso, o adjetivo "restrita" é usado para indicar que a teoria se aplica somente a referenciais inerciais. A respeito dessa teoria, julgue os itens a seguir.
A teoria da relatividade restrita é composta basicamente de dois postulados: o postulado da relatividade e o da velocidade da luz.
O ramo da física que estuda os espectros luminosos é chamado de espectroscopia. A análise dos espectros luminosos permitiu aprofundar os conhecimentos acerca da estrutura da matéria, constituindo-se em um importante campo de pesquisa, com várias aplicações práticas. Com relação à espectroscopia, julgue o item seguinte.
O espectro de emissão de uma determinada substância é aquele que se obtém a partir da luz proveniente da substância quando ela está incandescente.
A figura a seguir, ilustra uma versão simplificada do aparato que foi utilizado no estudo do efeito:
O efeito fotoelétrico foi descoberto em 1887 por Heinrich Hertz ao observar que eletrodos expostos a luz ultravioleta emitiam descargas elétricas mais facilmente. O fenômeno foi tratado por Einstein em 1905 evocando hipóteses ad hoc como retomar a hipótese corpuscular sobre a natureza da luz que incide sobre o metal permitindo a troca de momento e a discretização da energia carregada pela luz.
A energia dos elétrons retirados do metal pela interação com os fótons incidentes é dada pela equação representada na imagem abaixo, onde Φ é a função trabalho (energia para retirar o portador do material), e o produto hf é a energia carregada como quantia de radiação pela luz de frequência f, h é a constante de ação de Planck introduzida no tratamento do problema do corpo negro em 1900.
O modelo de Einstein foi validado experimentalmente em 1914 por Robert Millikan que também usa a equação de Einstein para obter o valor da constante h. O experimento consiste em se obter a curva de E versus f representada acima. Por extrapolação da reta é possível determinar a função trabalho. Considere um material como o sódio após analisado tem função trabalho de 4,3 eV e frequência de corte de aproximadamente 10 x 10 14 Hz. O valor da constante de Planck em eV.s é:
