Teste de Física Ondas Eletromagnéticas e Óptica - Avaliação TME

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA COORDENAÇÃO DE FÍSICA Disciplina TME Prof Daniel Palheta Data 15112021 Questões para o teste 1 da 1a Avaliação Turma C3104TC 01 Uma onda eletromagnética se propaga no vácuo cujo campo elétrico é dado por 8 6 ˆ 10cos 310 4 10 E x t x t j no SI Sendo a permissividade absoluta do vácuo dada por 12 0 88510 Fm determine a intensidade dessa radiação 02 A velocidade de propagação da luz num meio transparente e magnético de permeabilidade magnética 2 0 vale 40 da velocidade de propagação da luz no vácuo Determine a constante dielétrica desse meio 03 A intensidade de uma radiação eletromagnética a uma distância 10 m da fonte vale 2104 Wm2 Determine Dados 8 c 310 ms e 12 0 88510 Fm a as amplitudes do campo elétrico e magnético b a potência de saída da fonte 04 No experimento de Young para interferência luminosa luz monocromática de um LASER incide em uma rede de difração produzindo pontos de interferência num anteparo A figura a seguir mostra um ponto P do anteparo onde se podem observar o quarto máximo central o qual corresponde à diferença de caminho Δ Dados Constante de rede d 0030 mm D 50 cm Y 27 mm Neste caso determine o comprimento de onda da luz utilizada no experimento 05 Um estudante de Física dispõe de uma fonte de luz de comprimento de onda igual a 54 x 10 7 m colocada à frente de uma rede de difração cuja abertura das fendas é 25 x 104 cm Quais os ângulos θ correspondentes às duas primeiras linhas brilhantes máximos laterais projetadas em uma parede 06 Um astronauta em um satélite que mal consegue distinguir duas fontes pontuais sobre a Terra que estão a 160 km abaixo Calcule a separação angular para duas fontes pontuais considerandoas ideais com o comprimento de onda da luz emitida igual a 500nm Considere o diâmetro da pupila do astronauta 50 mm SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA COORDENAÇÃO DE FÍSICA 07 Certos tipos de superfícies na natureza podem refletir luz de forma a gerar um efeito de arcoíris Essa característica é conhecida como iridescência e ocorre por causa do fenômeno da interferência de película fina Sendo o comprimento de onda médio da luz igual 600 nm determine a espessura mínima da película para que ocorra o fenômeno acima 08 Utilizandose os melhores valores das constantes fundamentais a mostre que a energia E de um fóton é relacionada com seu comprimento de onda por 1242 eVnm E 09 A luz laranja de uma lâmpada de sódio de estrada tem comprimento de onda de 589 nm Quanto de energia possui um fóton de tal lâmpada 10 A maioria dos processos de ionização necessita mudança de nível de energia de 11018 a 11016 J Em qual região do espectro eletromagnético do Sol é reponsável por criar a ionosfera na atmosfera terrestre 11 Um tipo especial de lâmpada emite luz monocromática com comprimento de onda de 630 nm com potência nominal de 70 W e uma eficiência de 932 na conversão de energia elétrica para luz Quantos fótons a lâmpada emitirá durante as 730 h de seu tempo de vida 12 Físicos que estudam baixas temperaturas não consideram a temperatura de 2 mK 0002 K particularmente baixa Que comprimento de onda a esta temperatura tem um máximo de radiância espectral de cavidade A que região do espectro eletromagnético pertence essa radiação 13 Encontre a energia cinética máxima em eV de fotoelétrons se a função trabalho do material é 233 eV e a frequência de radiação é 3191015 Hz 14 Luz de comprimento de onda de 200 nm incide sobre uma superfície de alumínio Para remover um elétron do alumínio necessítase de 42 eV Determine a a energia cinética do fotoelétron mais rápido b o potencial de corte c o comprimento de onda de corte 15 O potencial de corte de fotoelétrons emitidos por uma superfície metálica iluminada por luz de comprimento de onda 491 nm é de 710 mV Quando o comprimento de onda mudou para um novo valor constatouse que o potencial de corte passou a valer 143 V Determine a o novo comprimento de onda b a função trabalho do metal SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA COORDENAÇÃO DE FÍSICA 16 Qual o comprimento de onda de um fóton espalhado por colisão frontal com um elétronalvo sabendo que o comprimento de onda incidente é de 589 nm 17 Um fóton possui energia de 0511 MeV Determine a a frequência b o comprimento de onda c o momento linear ou quantidade de movimento Sugestão use a expressão E pc para obter o momento linear em Mevc 18 Fótons de raio gama de 511 keV são espalhados por Efeito Compton por elétrons livres de um bloco de alumínio Sendo o ângulo de espalhamento igual a 72º determine a o comprimento de onda do fóton incidente b o comprimento de onda do fóton espalhado c a energia absorvida pelo bloco devido ao espalhamento de cada fóton 19 Que aumento fracional do comprimento de onda conduz a uma perda 75 da energia do fóton em uma colisão Compton com um elétron livre 20 Um fóton de raios X de 62 keV incidindo sobre um bloco de carbono é espalhado por uma colisão Compton e a sua frequência é deslocada de 001 Determine a o ângulo de espalhamento b a energia absorvida pelo bloco devido ao espalhamento de cada fóton 21 Por substituição direta dos valores das constantes na equação 4 2 2 2 0 8 me E h n determine a energia do estado fundamental para o átomo de hidrogênio 22 Um fóton é emitido quando o átomo de hidrogênio sofre uma transição de n 3 para n 1 Determine a a energia fóton b o comprimento de onda do fóton c o momento linear do fóton Use a mesma ideia do item c da questão 21 para a resposta ser dada em eVc 23 Luz de comprimento de onda 12818 nm é emitido por um átomo de hidroênio Que transição deste átomo é responsável por esta radiação 24 Um átomo de hidrogênio é excitado de um estado n 1 para outro n 4 a Calcule a energia abosrvida pelo átomo b Calcule e mostre em um diagrama de níveis de energia as diferentes energias dos fótons que pode ser emitidos se o átomo retornar ao estado n 1