Setima20122 - Instituto de Física / UFRJ

Sétima Lista de Exercícios (2012/2)
Ótica e Física Moderna
1) Descreva uma onda eletromagnética e as diversas regiões do espectro eletromagnético.
2) Uma solução aquosa de ácidos nucléicos tem concentração de 4,0 μmol/ml e sua absortividade para luz
de um dado comprimento de onda é 2,0x105 cm2/mol. Se a espessura do recipiente é 5,0 cm, qual o
percentual de luz transmitida?
3) O coeficiente linear de atenuação da luz azul (λ=470 nm) no ar (ao nível do mar) e na água tem valores
aproximados de 2x10-5m-1 e 5x10-3m-1, respectivamente. Calcule as distâncias para que a intensidade caia a
1% nos dois casos. Compare estas distâncias com a espessura da atmosfera (em torno de 10 km) e com uma
profundidade oceânica típica de 5000m. Avalie se a fotossíntese seria possível nessa profundidade
oceânica.
4) Descreva os fenômenos de interferência e difração, dando exemplos.
5) Na microscopia ótica o comprimento de onda da luz visível estabelece um limite para o tamanho do
objeto sendo examinado. Por que?
6) Converta para o Sistema Internacional as seguintes grandezas:(a) 13,6 eV, (b) 1 keV, (c) 6000 A.
7) Na mecânica clássica toda a partícula tem uma massa m constante e uma velocidade v. A partir dessas
grandezas define-se o momento linear p como o produto mv e a energia cinética é Ec =mv2/2 = p2/(2m). Na
mecânica quântica toda a partícula é descrita por uma onda de comprimento de onda λ=h/p. Adicionalmente
o momento linear p e a energia cinética Ec se relacionam como: Ec=[(pc)2 +(mc2)2]1/2-mc2, onde m é a massa
usual, que é chamada agora de massa de repouso. Sabendo isso, qual o comprimento de onda associado a
elétrons num microscópio eletrônico onde são acelerados até a energia cinética de 500 keV?
8) No eletromagnetismo clássico a intensidade de uma onda luminosa é proporcional ao quadrado do
módulo de seu campo elétrico. Já na mecânica quântica, como a onda é formada por partículas chamadas
fótons com energia=hf=hc/λ, a intensidade é associada ao número de fótons e ao seu comprimento de onda
(ou à sua frequência). Assim sendo se supusermos que a luz do sol tem um λ médio de 5500 A e que num
certo lugar incide com intensidade de 1000W/m2, quantos fótons incidem por segundo e por metro
quadrado?
9) Fale sobre os níveis de energia em uma molécula diatômica, mostrando um esboço de um diagrama de
energia potencial. Dê as expressões para as transições rotacionais e roto-vibracionais. Estas transições são
proibidas quando os átomos são idênticos. Fale sobre a importância deste fato para a vida na Terra.
10) Descreva o efeito estufa, o efeito do buraco na camada de ozônio a chuva ácida. Quais as suas causas e
quais as consequências ecológicas.