Questões de Física IV (Óptica e Física Moderna)

O princípio da incerteza de Heisenberg estabelece que Δx·Δp ≥ ħ/2, em que Δx e Δp são as incertezas na posição e no momento linear de uma partícula. O que esse princípio implica fisicamente?

1. AÉ impossível determinar simultaneamente, com precisão arbitrária, a posição e o momento de uma partícula — quanto mais precisa a medida de uma, menos precisa a da outra.
2. BÉ impossível medir a posição de uma partícula com qualquer precisão.
3. CO princípio se aplica apenas a partículas carregadas eletricamente.
4. DEle afirma que a energia de uma partícula é sempre incerta, mas o momento é sempre exato.
5. EEle é uma limitação apenas dos instrumentos de medida atuais, superável com tecnologia melhor.

O primeiro postulado da Relatividade Especial (princípio da relatividade) afirma que:

1. AAs leis da física têm a mesma forma em todos os referenciais inerciais; não existe um referencial inercial privilegiado ou absoluto.
2. BAs leis da física são diferentes em cada referencial inercial, dependendo da velocidade do observador.
3. CApenas as leis da mecânica clássica são válidas em todos os referenciais.
4. DExiste um referencial absoluto em repouso, o éter, em relação ao qual todo movimento deve ser medido.
5. EAs leis da física só valem em referenciais em repouso em relação à Terra.

O efeito fotoelétrico, explicado por Einstein em 1905, e o padrão de interferência de Young evidenciam, respectivamente, quais aspectos da natureza da luz?

1. AO efeito fotoelétrico evidencia a natureza corpuscular (fóton) da luz; a interferência evidencia sua natureza ondulatória — ilustrando a dualidade onda-partícula.
2. BAmbos os fenômenos evidenciam exclusivamente a natureza ondulatória da luz.
3. CAmbos os fenômenos evidenciam exclusivamente a natureza corpuscular da luz.
4. DO efeito fotoelétrico evidencia a natureza ondulatória; a interferência evidencia a natureza corpuscular.
5. ENenhum dos dois fenômenos está relacionado à natureza da luz, apenas à intensidade da fonte.

O primeiro postulado da Relatividade Especial de Einstein afirma que as leis da física são as mesmas em todos os referenciais inerciais. O segundo postulado, por sua vez, afirma que:

1. AA velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor c em todos os referenciais inerciais, independentemente do movimento da fonte ou do observador.
2. BA velocidade da luz depende da velocidade da fonte que a emite.
3. CO tempo passa da mesma forma para todos os observadores, em qualquer referencial.
4. DO espaço é absoluto e não se contrai para nenhum observador.
5. EA massa de um corpo nunca varia com sua velocidade.

Em um experimento de fenda dupla de Young, luz de comprimento de onda λ = 650 nm incide sobre duas fendas separadas por d = 0,40 mm. Em um anteparo a L = 2,0 m das fendas, qual é o espaçamento Δy entre franjas brilhantes consecutivas (Δy = λL/d)?

1. A3.25 mm
2. B1.63 mm
3. C6.50 mm
4. D0.81 mm
5. E13.0 mm

Em um experimento de Young com d = 0,30 mm entre as fendas, λ = 600 nm e anteparo a L = 2,0 m, a que distância y3 do máximo central aparece a terceira franja brilhante (m = 3), usando y_m = mλL/d?

1. A12 mm
2. B6.0 mm
3. C18 mm
4. D4.0 mm
5. E24 mm

Um relógio em repouso em uma nave mede um intervalo de tempo próprio Δt0 = 2,0 s entre dois eventos. Para um observador na Terra, em relação a quem a nave se move com v = 0,60c, qual é o intervalo de tempo medido para esses mesmos eventos (Δt = γΔt0)?

1. A2.5 s
2. B2.0 s
3. C1.6 s
4. D3.2 s
5. E1.25 s

Luz de comprimento de onda λ = 310 nm incide sobre uma superfície de potássio, cuja função trabalho é φ = 1,9 eV. Usando E = hc/λ ≈ 1240 eV·nm/λ(nm), qual é a energia cinética máxima dos fotoelétrons emitidos?

1. A2.1 eV
2. B4.0 eV
3. C1.9 eV
4. D1.1 eV
5. E6.1 eV

Em uma fenda dupla com separação d = 500 nm, a primeira franja escura (m = 0, condição d senθ = (m+1/2)λ) é observada em θ = 30°. Qual é o comprimento de onda da luz utilizada?

1. A500 nm
2. B250 nm
3. C1000 nm
4. D750 nm
5. E333 nm

Uma barra tem comprimento próprio L0 = 100 m. Ela se move com velocidade v = 0,80c em relação a um observador no laboratório. Qual é o comprimento da barra medido por esse observador (L = L0/γ)?

1. A60 m
2. B80 m
3. C100 m
4. D166.7 m
5. E36 m

Em um experimento de efeito fotoelétrico, mede-se o potencial de corte V0 para duas frequências de luz incidente: em f1 = 4,0×10¹⁴ Hz, V0 = 0,50 V; em f2 = 9,0×10¹⁴ Hz, V0 = 2,57 V. Como eV0 = hf − φ, a diferença entre as duas medidas fornece e·ΔV0 = h·Δf. Qual é o valor de h obtido a partir desses dados? (e = 1,602×10⁻¹⁹ C)

1. A6.63×10^-34 J·s
2. B3.31×10^-34 J·s
3. C1.33×10^-33 J·s
4. D6.63×10^-19 J·s
5. E6.63×10^-24 J·s

No modelo de Bohr, o elétron no estado fundamental (n = 1) do hidrogênio orbita a uma distância r1 = 0,529×10⁻¹⁰ m (raio de Bohr), com momento angular L = mvr = ħ (n = 1). Qual é a velocidade orbital do elétron nesse estado, v = ħ/(m r1)? (ħ = 1,0546×10⁻³⁴ J·s; m = 9,11×10⁻³¹ kg)

1. A2.19×10^6 m/s
2. B1.09×10^6 m/s
3. C4.38×10^6 m/s
4. D2.19×10^5 m/s
5. E6.56×10^6 m/s