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Questão sobre Física Moderna: Átomo de Hidrogênio

Fonte: ITA


Física

Física Moderna: Átomo de Hidrogênio

Médio

(ITA 2012) - Questão Médio de Física

a.
b.
c.
d.
e.

Gabarito

Vamos analisar cada uma das afirmações para determinar a resposta correta: I. A afirmação diz que as energias do átomo de Hidrogênio no modelo de Bohr são dadas pela relação \(E_{n}=-13,6 / n^{2} \mathrm{eV}\), onde \(n\) é um número inteiro positivo que representa o nível de energia quantizado. No estado fundamental, \(n=1\), então a energia é \(E_{1}=-13,6 \mathrm{eV}\). Para que o elétron absorva energia e transite para um estado excitado, ele precisa absorver uma quantidade de energia que o leve a um estado com \(n>1\). A energia absorvida deve ser a diferença entre o estado excitado e o estado fundamental, que será sempre maior que zero e menor que \(13,6 \mathrm{eV}\), pois os estados excitados têm energias menos negativas que o estado fundamental. Portanto, a afirmação I é correta. II. A afirmação diz que não existe um limiar de frequência de radiação no efeito fotoelétrico. Isso está incorreto. O efeito fotoelétrico é o fenômeno pelo qual elétrons são ejetados de uma superfície metálica quando ela é iluminada por radiação de uma certa frequência mínima, conhecida como frequência de limiar. Se a radiação tiver uma frequência menor que a frequência de limiar, não importa quão intensa seja, ela não será capaz de ejetar elétrons. Portanto, a afirmação II é incorreta. III. A afirmação diz que o modelo de Bohr, que resulta em energias quantizadas, viola o princípio da incerteza de Heisenberg. O princípio da incerteza de Heisenberg afirma que não é possível medir simultaneamente com precisão arbitrária a posição e o momento (ou energia e tempo) de uma partícula. O modelo de Bohr, de fato, não leva em conta o princípio da incerteza, pois ele trata as órbitas dos elétrons como bem definidas e com energias exatas. No entanto, o modelo de Bohr foi uma etapa importante no desenvolvimento da mecânica quântica e, apesar de suas limitações, ele fornece resultados corretos para o átomo de hidrogênio. A afirmação III é tecnicamente correta, mas é importante notar que o modelo de Bohr é uma aproximação que funciona bem para o átomo de hidrogênio. Com base na análise, a resposta correta é: c) apenas a ii é incorreta.

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