Constante de Planck

01. (FUVEST) Alguns equipamentos de visão noturna têm seu funcionamento baseado no efeito fotoelétrico, uma das primeiras descobertas que contribuíram para o surgimento da mecânica quântica. Nesses equipamentos, fótons de frequência f emitidos por um objeto incidem sobre uma superfície metálica. Elétrons são então liberados da superfície e acelerados por um campo elétrico. Em seguida, o sinal eletrônico é amplificado e produz uma imagem do objeto.

Diferentemente do que a física clássica prevê, apenas os elétrons com energia hf acima de uma certa energia mínima E0 são liberados da superfície metálica.

Considerando a incidência de fótons com frequência da ordem de 1014 Hz, a ordem de grandeza do valor limite de E0 para que o equipamento funcione deve ser

Note e adote: Constante de Planck: h = 6,63 × 10 ⁻³⁴J.s

1. 10⁻⁵⁰J
2. 10⁻⁴⁰J
3. 10⁻³⁰J
4. 10⁻²⁰J
5. 10⁻¹⁰J

02. (UFRGS) Um apontador laser emite uma radiação de comprimento de onda igual a 600 nm, isto é, 600 x 10^-9 m.

São dadas a velocidade da luz no ar, c = 3,0 x 10⁸ m/s, e a constante de Planck, 6,6 x 10^-34 J.s.

Os valores que melhor representam a frequência da radiação e a energia de cada fóton são, respectivamente,

1. 50 Hz e 3,3 x 10^-32 J.
2. 50 Hz e 1,32 x 10^-35 J.
3. 180 Hz e 1,2 x 10^-31 J.
4. 5,0 x 10¹⁴ Hz e 1,8 x 10^-20 J.
5. 5,0 x 10¹⁴ Hz e 3,3 x 10^-19 J.

03. (UEMA) Com a pandemia do COVID-19, o mundo tem utilizado a luz ultravioleta (UV) para desinfetar ambientes públicos e hospitalares. Foram encontradas evidências da eficácia do UV quanto à área irradiada, ao ângulo de exposição, à intensidade e à dose de radiação sobre superfícies. Mas, essas não são as únicas alternativas.

A alta dose de radiação tem a função de promover várias mutações no DNA e/ou RNA dos vírus, levando-o à morte ou impedindo que ele se reproduza. A luz UV é eficaz para inativar bactérias e vírus nas faixas de UV-B e UV-C com onda de comprimento entre 200 a 310 nm (nanômetros).

https://www.uol.com.br/tilt/noticias/redacao/2020/08/07/para-anvisa-nao-ha-certeza-de-que-raios-ultravioleta-destroem-coronavirus.htm (Adaptada)

Sabe-se que a radiação eletromagnética (ou simplesmente, a luz) é quantizada, segundo Einstein, e a quantidade elementar de luz, hoje, recebe o nome de fóton. Por isso, para eliminar o vírus sobre a superfície, uma rede de supermercado instalou cabines UV para descontaminar os carrinhos de compras. A cabine contém luz ultravioleta com comprimento de onda de 300 nm.

Qual a energia desse fóton em elétrons-volts?

Adote a constante de Planck = 4,14.10^-15 eV.s e a velocidade da luz de 3,0.10⁸ m/s

1. 4,14. ⁶
2. 12,42.10^-13
3. 4,14.10^-3
4. 372,6
5. 4,14

04. (ITA) O sistema de unidades atômicas de Hartree é bastante útil para a descrição de sistemas quânticos microscópicos. Nele, faz-se com que a carga fundamental e, a massa do elétron m0, a constante eletrostática do vácuo K0 e a constante de Planck reduzida h sejam todas numericamente iguais à unidade.

Assinale a alternativa que contém a ordem de grandeza. do valor numérico da velocidade da luz no vácuo c, nesse sistema de unidades.

1. 10⁰
2. 10²
3. 10⁴
4. 10⁶
5. 10⁸

05. (FUVEST) Em 20 de maio de 2019, as unidades de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) passaram a ser definidas a partir de valores exatos de algumas constantes físicas. Entre elas, está a constante de Planck h, que relaciona a energia E de um fóton (quantum de radiação eletromagnética) coma sua frequência f na forma E = hf.

A unidade da constante de Planck em termos das unidades de base do SI (quilograma, metro e segundo) é:

1. kg m²/s
2. kg s/m²
3. m²s/kg
4. kg s/m
5. kg m²/s³

06. (Santa Casa) Para explicar o fenômeno do efeito fotoelétrico, Einstein considerou que a luz é composta por fótons (partículas de luz) e que cada fóton transporta uma quantidade de energia, EF, dada pela expressão E_F = h ⋅ f, sendo f a frequência da onda associada à luz e h a constante de Planck, de valor 6,6 × 10^–34 J ∙ s.

Um LED que emite 6,0 × 1018 fótons a cada minuto e cuja luz tem frequência 5,0 × 1014 Hz emite com potência igual a

1. 3,0 × 10^–3 W.
2. 1,2 × 10^–2 W.
3. 5,6 × 10^–2 W.
4. 2,0 W.
5. 3,3 × 10^–2 W.

07. (UFU) Há processos que ocorrem na estrutura eletrônica dos átomos em que um elétron pode ganhar ou perder energia. Nesses processos, o elétron passa de um nível de energia para outro, e a diferença de energia desses dois níveis, em alguns desses processos, pode ser emitida como um fóton de luz.

O fóton possui energia que pode ser determinada por uma relação direta com a frequência da luz por meio da equação E = h . f, onde E é a energia do fóton, h é a constante de Planck (h = 6,6 x 10^-34 J.s) e f é a frequência da luz emitida. Nessas situações, uma unidade de energia muito utilizada é o elétron-volt (eV), sendo que 1 eV = 1,6 x 10^-19J.

Considere dois níveis de energia eletrônicos com valores de E1 = -2,93eV e de E2 = -1,28 eV, e um elétron que decai do nível E2 para o nível E1, emitindo um fóton.

Qual é, aproximadamente, a frequência da luz associada a esse fóton?

1. 4,00 x 10¹⁴ Hz
2. 2,42 x 10¹⁵ Hz
3. 1,00 x 10¹⁵ Hz
4. 6,64 x 10¹³ Hz

08. (PUC-RS) De acordo com a quantização da energia de Planck, sabe-se que a energia de um fóton é E = hf onde h é a constante de Planck e f é a frequência da radiação

Considerando os fótons de radiação eletromagnética a seguir, numere os parênteses em ordem crescente de sua energia, sendo 1 o de menor energia e 5 o de maior energia.

( ) luz azul

( ) luz vermelha

( ) raios gama

( ) radiação ultravioleta

( ) radiação infravermelha

A correta numeração dos parênteses, de cima para baixo, é

1. 1 – 2 – 3 – 4 – 5
2. 2 – 1 – 4 – 3 – 5
3. 3 – 2 – 5 – 4 – 1
4. 4 – 3 – 5 – 2 – 1
5. 5 – 2 – 1 – 4 – 3

09. (UPE) Um campo magnético constante que possui módulo B é aplicado nas proximidades de uma placa metálica cuja função trabalho é igual a φ0. Quando uma radiação eletromagnética incide sobre essa lâmina metálica, os elétrons que saem da placa descrevem circunferências de raio R devido ao efeito do campo magnético. Se a massa e a carga do elétron possuem módulos iguais a m e q, respectivamente, é CORRETO afirmar que a radiação direcionada para a placa metálica possui uma frequência, em função da constante de Planck h, igual a

1. φ0/3R + q²BR²/2mh
2. φ0/3R + q²B²R³/3mh
3. φ0/h + q²R²/3h
4. φ0/2h + q²B²/2mR
5. φ0/h + q²B²R²/2mh