Questões de Física Quântica (Introdutório)

A física clássica, ao tentar descrever a radiação emitida por um corpo negro, previa uma emissão de energia que cresceria sem limite para comprimentos de onda cada vez menores (frequências cada vez maiores) — uma previsão claramente incompatível com a observação experimental. Esse problema ficou conhecido como:

1. Aefeito fotoelétrico
2. Bcatástrofe do ultravioleta
3. Cprincípio da incerteza
4. Ddualidade onda-partícula
5. Eradiação Cherenkov

Um corpo negro, na física, é um objeto idealizado que:

1. Areflete toda a radiação eletromagnética que incide sobre ele
2. Babsorve toda a radiação eletromagnética que incide sobre ele, e emite radiação térmica característica apenas em função de sua temperatura
3. Cnão emite nem absorve nenhum tipo de radiação
4. Dsó existe em temperaturas próximas do zero absoluto
5. Eé sempre feito de carbono ou outro material de cor preta

A função trabalho (Φ) de um material, no contexto do efeito fotoelétrico, representa:

1. Aa energia cinética mínima que um elétron precisa ter para ser emitido
2. Ba energia mínima necessária para arrancar um elétron da superfície do material
3. Ca frequência máxima de luz que o material pode absorver
4. Da carga elétrica total do material
5. Eo número de elétrons livres disponíveis no material

O efeito fotoelétrico consiste na:

1. Aemissão de luz por um metal aquecido
2. Bejeção de elétrons da superfície de um metal (ou outro material) quando luz incide sobre ele
3. Cabsorção de elétrons por um metal exposto à luz
4. Demissão de prótons por um metal exposto à luz
5. Ecriação de pares elétron-pósitron pela luz

A explicação teórica do efeito fotoelétrico, publicada por Albert Einstein em 1905 (e pela qual ele recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1921), baseou-se na ideia de que:

1. Aa luz se comporta exclusivamente como uma onda contínua, nunca como partícula
2. Ba luz é composta por pacotes de energia discretos, os fótons, cada um com energia E=hf
3. Capenas ondas de rádio podem arrancar elétrons de metais
4. Do efeito fotoelétrico só ocorre em temperaturas extremamente baixas
5. Eelétrons emitidos sempre têm a mesma energia, independente da frequência da luz

Um metal tem função trabalho de 2×10⁻¹⁹ J. Um fóton de energia 5×10⁻¹⁹ J incide sobre esse metal. Qual é a energia cinética máxima dos elétrons ejetados?

1. A1×10⁻¹⁹ J
2. B2×10⁻¹⁹ J
3. C3×10⁻¹⁹ J
4. D5×10⁻¹⁹ J
5. E7×10⁻¹⁹ J

A frequência de corte (f₀) de um material, no efeito fotoelétrico, é a frequência mínima de luz capaz de arrancar elétrons desse material, correspondendo à condição hf₀ = Φ. Um metal tem função trabalho de 3,315×10⁻¹⁹ J. Qual é, aproximadamente, a frequência de corte desse metal? (Considere h ≈ 6,63×10⁻³⁴ J·s)

1. A5×10¹³ Hz
2. B5×10¹⁴ Hz
3. C2×10¹⁴ Hz
4. D1×10¹⁵ Hz
5. E3,315×10¹⁹ Hz

A equação de Einstein para o efeito fotoelétrico relaciona a energia cinética máxima (Ec_max) dos elétrons ejetados, a energia do fóton incidente (hf) e a função trabalho do material (Φ), por meio da expressão:

1. AEc_max = hf + Φ
2. BEc_max = hf − Φ
3. CEc_max = Φ − hf
4. DEc_max = hf · Φ
5. EEc_max = hf/Φ

Um fóton possui energia de 4,97×10⁻¹⁹ J. Qual é, aproximadamente, a frequência dessa radiação? (Considere h ≈ 6,63×10⁻³⁴ J·s)

1. A7,5×10¹³ Hz
2. B7,5×10¹⁴ Hz
3. C3,3×10¹⁴ Hz
4. D4,97×10¹⁹ Hz
5. E1,33×10¹⁵ Hz

A energia de um quantum de radiação eletromagnética (E=hf) é diretamente proporcional à sua:

1. Aamplitude
2. Bfrequência
3. Cvelocidade de propagação
4. Dintensidade luminosa
5. Efase

Um fóton de luz vermelha (frequência menor) e um fóton de luz violeta (frequência maior) são comparados. Em relação às suas energias, é correto afirmar que:

1. Ao fóton vermelho tem maior energia, pois tem maior comprimento de onda
2. Bo fóton violeta tem maior energia, pois tem maior frequência (e menor comprimento de onda)
3. Cos dois fótons têm exatamente a mesma energia, pois ambos são luz visível
4. Da energia do fóton depende apenas da intensidade do feixe de luz, não da cor
5. Eo fóton vermelho tem energia nula

No modelo atômico de Bohr para o átomo de hidrogênio, a energia do elétron no nível quântico n é dada por E_n = −13,6/n² (em elétron-volts, eV). Qual é a energia do fóton emitido quando o elétron do átomo de hidrogênio realiza uma transição do nível n = 2 para o nível n = 1?

1. A3,4 eV
2. B6,8 eV
3. C10,2 eV
4. D13,6 eV
5. E17,0 eV