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Comprimento de Onda de Broglie

Lista de 06 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Comprimento de Onda de Broglie com questões de Vestibulares.

Confira as videoaulas, teoria e questões sobre: Comprimento de Onda de Broglie.





01. (URCA) De acordo com as ideias de Broglie (1924), uma partícula subatômica como o elétron possui uma onda associada cujo comprimento de onda é dado por L=h/p, onde h=6,6 x 10-34 Js (joulesegundo) é a constante de Planck. Se usarmos a expressão de de Broglie para uma partícula de 1grama com velocidade de 1metro por segundo encontramos um comprimento de onda:

  1. 6,6x10-28 metro, um valor apreciável do ponto de vista experimental;
  2. 6,6x10-29 metro, um valor desprezível do ponto de vista experimental;
  3. 6,6x10-30 metro, um valor sem significado físico do ponto de vista experimental;
  4. 6,6x10-31 metro, um valor muito menor que as dimensões nucleares, o que corresponde as nossas observações macroscópicas onde não observamos a dualidade ondapartícula;
  5. 6,6x10-32 metro, um valor de grande importância física.

02. (UFRGS) O físico francês Louis de Broglie (1892-1987), em analogia ao comportamento dual onda-partícula da luz, atribuiu propriedades ondulatórias à matéria.

Sendo a constante de Planck h = 6,6x10 -34 J.s, o comprimento de onda de Broglie para um elétron (massa m = 9x10-31 kg) com velocidade de módulo v = 2,2x106 m/s é, aproximadamente,

  1. 3,3 x 10-10 m.
  2. 3,3 x 10-9 m.
  3. 3,3 x 103 m.
  4. 3,0 x109 m.
  5. 3,0 x1010 m.

04. (URCA) De acordo com as ideias de Louis de Broglie (década de 1920) uma partícula de massa m e momento linear, ou quantidade de movimento, p possui uma onda associada de comprimento de onda λ=h/p onde h=6,6×1034 joule×segundo. O comprimento de onda de uma bola de 1kg com velocidade de 1m/s é:

  1. 6,6×10-34m, que é um valor muito inferior a escala atômica, e isto está relacionado com o fato de que não se observa diretamente efeitos ondulatórios (quânticos) de partículas materiais na escala macroscópica;
  2. 6,6×10-34joule, que é uma energia muito pequena;
  3. 6m e portanto os efeitos quânticos são observados na escala macroscópica;
  4. 6K, que é uma temperatura muito baixa, portanto no regime quântico;
  5. 7Kg, portanto os fenômenos quânticos são significativos na escala macroscópica.

06. (UFU) Em 1926, Louis de Broglie formula, na sua tese de doutorado, que as partículas deveriam se comportar como ondas, da mesma forma que a luz, considerada primeiramente como de caráter ondulatório, deveria ser descrita como partícula para explicar o comportamento do espectro de radiação de um corpo negro. A hipótese de de Broglie foi confirmada experimentalmente de forma independente por George P. Thomson e Joseph Davisson, em experiências realizadas usando elétrons em que a difração de partículas foi observada pela primeira vez. Nestes experimentos, as partículas incidem em uma rede de difração, que consiste de uma série de fendas do mesmo comprimento localizadas a uma distância igualmente espaçada, conhecida como espaçamento da rede. O comprimento da fenda deve ser comparável com o comprimento da onda incidente.

Na tabela 1, são reportados alguns comprimentos de onda, λ, de objetos materiais, todos se movendo com velocidade igual a 100 m/s.

Na tabela 2, são reportados o valor de algumas distâncias na natureza.

Analise as seguintes afirmações sobre os dados das tabelas.

I - O comprimento de onda é inversamente proporcional ao momento linear da partícula, com uma constante de proporcionalidade da ordem de 10-34.

II - Pode-se usar um arranjo de átomos de hidrogênio para estudar a difração de bolas de basebol.

III - Lâminas de ouro podem ser usadas como redes de difração em experimentos de difração de elétrons.

Usando a tabela e as informações do enunciado, assinale a alternativa que apresenta as afirmações corretas

  1. Apenas I.
  2. Apenas I e III.
  3. Apenas I e II.
  4. Apenas III.

05. (PUC-PR) Para que um objeto possa ser visível em um microscópio qualquer, o comprimento de onda da radiação incidente deve ser pelo menos comparável ao tamanho do objeto. Na física quântica, o princípio da dualidade onda-partícula, introduzido por Louis de Broglie, propõe que partículas de matéria, como os elétrons, podem comportar-se como ondas de maneira similar à luz. Um exemplo de aplicação desse princípio é o que ocorre no microscópio eletrônico, em que um feixe de elétrons é produzido para “iluminar” a amostra. O comprimento de onda dos elétrons do feixe é muito menor que o da luz; com isso, conseguese obter ampliações mil vezes maiores do que as de um microscópio óptico.

Suponha que, para visualizar o vírus H1N1 em um microscópio eletrônico, um feixe de elétrons tenha sido ajustado para fornecer elétrons que se propagam com comprimento de onda igual ao diâmetro do vírus (supondo forma esférica). Se a velocidade de propagação da onda do feixe for de 104 m/s e a frequência for de 1011 Hz, assinale a alternativa que corresponde ao diâmetro do vírus H1N1. Dado: 1 nm (nanômetro) = 10–9 m.

  1. 10 nm
  2. 1 nm
  3. 100 nm
  4. 10 μm
  5. 1 μm

06. (URCA) De acordo com as ideias de Louis de Broglie (década de 1920) uma partícula de massa m e momento linear, ou quantidade de movimento, p possui uma onda associada de comprimento de onda λ=h/p onde h é a constante de Planck. Um trecho da música “quanta” de Gilberto Gil contém as frases “Quantum granulado no mel...” e “Quantum ondulado no sal...”. Elas se referem à:

  1. Nada.
  2. Bolinha de sabão.
  3. Causalidade.
  4. Imparcialidade.
  5. Dualidade partícula-onda.

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