Exercícios sobre Efeito Compton
A respeito do Efeito Compton, assinale a alternativa correta:
a) É usado para explicar a absorção de energia pelos átomos segundo seus níveis de energia.
b) É utilizado para explicar o espalhamento de fótons após colisão com partículas carregadas. Os fótons espalhados possuem frequências menores que a dos fótons originais.
c) É utilizado para prever o perfil do espectro de absorção e a emissão de um determinado elemento.
d) O espalhamento Compton é válido somente para regimes de baixas energias, como nos fótons cujas frequências são próximas das de ondas de rádio, por exemplo.
e) É capaz de explicar as emissões de radiação eletromagnética por diversos radioisótopos existentes na natureza.
Letra B
O Efeito Compton é uma generalização do espalhamento Thomson para regimes de altas energias, isto é, explica a interação entre fótons de alta frequência (como fótons de raios X) e a matéria (partículas eletricamente carregadas). De acordo com o Efeito Compton, parte do momento linear (quantidade de movimento) dos fótons é transferida aos elétrons livres de um material. Portanto, após a colisão com esses elétrons, sua frequência sofre uma redução, dando origem a um fóton com maior comprimento de onda.
De acordo com a explicação fornecida pelo Efeito Compton, o comprimento de onda dos raios X espalhados por elétrons livres:
a) sofre um aumento em decorrência da natureza ondulatória dos fótons, que transferem quantidade de movimento aos elétrons.
b) sofre um aumento em decorrência da natureza corpuscular dos fótons, que transferem quantidade de movimento aos elétrons.
c) sofre uma diminuição em decorrência da natureza corpuscular dos fótons, que transferem quantidade de movimento aos elétrons.
d) permanece constante, uma vez que os raios X podem atravessar grandes espessuras de diversos materiais sem sofrer qualquer tipo de espalhamento.
e) sofre um grande aumento em decorrência do fenômeno chamado de emissão radioativa.
Letra C
O espalhamento Compton leva em conta a natureza corpuscular da radiação eletromagnética para explicar a variação do comprimento de onda dos feixes de raios X que são espalhados em decorrência da colisão dos fótons com elétrons livres de algum material.
Apesar de não apresentarem massa, os fótons apresentam momento linear (quantidade de movimento), que pode ser calculado por meio da seguinte equação:
a) Q = h/λ
b) Q = h.λ
c) Q = h.c
d) Q = mc²
e) Q = m.f/λ
Letra A
Os fótons são bósons responsáveis pelo surgimento da força eletromagnética e, portanto, não apresentam massa. Dessa forma, sua quantidade de movimento não pode ser determinada por meio da equação clássica Q = mv. Assim, a quantidade de movimento pode ser determinada a partir da constante de Planck (h) por meio da equação Q = h/λ, sendo λ o comprimento de onda do fóton.
Um fóton de raios X de comprimento de onda igual a 5,0 nm (5,0.10-9 m) apresenta quantidade de movimento igual a:
Dados: h = 6,6.10-34 m2 kg/s
a) 1,75.10-42 kg.m/s
b) 1,25.10-42 kg.m/s
c) 1,25.10-34 kg.m/s
d) 0,75.10-34 kg.m/s
e) 0,75.10-42 kg.m/s
Letra C
Para calcularmos a quantidade de movimento de um fóton cujo comprimento de onda equivale a 5 nanômetros, podemos utilizar a seguinte relação:
