Efeito Compton e Efeito Fotoelétrico - Lista de Exercícios Resolvidos

Em 1922 Arthur Compton após realizar experimentos sobre a interação da radiação com a matéria percebeu que ao incidir feixes de raios X em um alvo de carbono os feixes eram espalhados porém tinham frequencias diferente da do feixe incidente que dependiam do ângulo de espalhamento O que não era compatível com a teoria ondulatória pois a frequência de uma onda não é alterada por nenhum fenômeno que ocorra com onda dependendo apenas da fonte que a produz Para explicar o fenômeno observado Compton interpretou os raios X como sendo feixes de partículas e a interação como sendo uma colisão Considere a colisão de um fóton na região dos raios X de energia 975 keV com um elétron em repouso de um alvo de carbono o fóton é espalhado em um ângulo de 147 graus em relação a direção incidente Qual é o valor da energia de recuo em eV do elétron Dados Nesta questão use como indicador de separação dos decimais a vírgula assim por exemplo valor 3 45 10⁵ 3 45E 5 Além disso não esqueça de selecionar a unidade adequada para sua resposta Se necessário use para os valores destas constantes universaish 6 626 10³⁴Js me 9 11 10³¹kg e 1 6 10¹⁹C c 3 10⁸ms Quando a radiação eletromagnética incide sobre uma superfície metálica polida podese produzir a emissão de elétrons o que é denominado Efeito Fotoelétrico A partir de um experimento obtevese o potencial de frenagem em função da frequência da radiação incidente sobre a superfície de um determinado metal X como apresentado na figura Utilizando a figura e demais conhecimentos que você possui sobre o efeito fotoelétrico o material X e a sua respectiva função trabalho em eV devem ser Escolha uma opção A X Al 4 1 eV B X Ag 4 7 eV C X Fe 4 6 eV D X Au 5 1 eV E X Rb 2 2 eV O modelo ondulatório para a luz prediz que quando ocorre o espalhamento deveria ter um desvio do comprimento de onda nulo Δλ 0 Porém utilizando um modelo corpuscular para a luz nos obtemos uma predição bem diferente para Δλ Compton estudou o espalhamento de um fóton incidente por um elétron inicialmente em repouso e que temos um fóton espalhado no ângulo θ em relação a direção do fóton incidente A expressão que Compton obteve para o desvio do comprimento de onda foi Escolha uma opção a Δλ ħ me c 1 cosθ b Δλ hc me c 1 cosθ c Δλ ħ me c 1 senθ d Δλ hc me c 1 senθ e Δλ ħ1 cosθ Para explicar o efeito fotoelétrico Einstein apresentou um conjunto de argumentos que sustentavam como a hipótese do fóton explicaria as falhas no modelo clássico Neste contexto considere as seguintes afirmações I Dobrar a intensidade da luz meramente dobra o número de fótons duplicando a corrente elétrica sem alterar a energia de cada fóton II A existência de um tempo de retardo é eliminada pela hipótese do fóton pois a energia necessária é fornecida em pacotes concentrada III A existência de um limiar de frequências é imediatamente satisfeita pela Equação de Einstein de forma que um fóton tem exatamente a energia necessária para ejetar os fotoelétrons Está correto o que se afirma em Escolha uma opção a Todas elas b Apenas em I e II c Apenas em II e III d Apenas I e III e Nenhuma delas Enquanto está ao ar livre numa noite você se expõe aos seguintes quatro tipos de radiação eletromagnética luz amarela de uma lâmpada de sódio da rua ondas de rádio de uma estação de rádio AM onda de rádio de uma estação de rádio FM e sinal de 4G de uma antena de um sistema de comunicação de telefonia móvel Ao classificar estes quatro tipos de ondas eletromagnéticas em termos de energia de fótons do maior para o menor você obtém Escolha uma opção a Luz amarela sinal 4G rádio FM rádio AM b Rádio AM rádio FM sinal 4G luz amarela c Sinal 4G rádio FM rádio AM luz amarela d Luz Amarela rádio AM sinal 4G rádio FM e Rádio FM Rádio AM luz amarela sinal 4G