Questão 1
(UFRGS) Uma moda atual entre as crianças é colecionar figurinhas que brilham no escuro. Essas figuras apresentam em sua constituição a substância sulfeto de zinco. O fenômeno ocorre porque alguns elétrons que compõem os átomos dessa substância absorvem energia luminosa e saltam para níveis de energia mais externos. No escuro, esses elétrons retornam aos seus níveis originais, liberando energia luminosa e fazendo a figurinha brilhar. Essa característica pode ser explicada considerando-se o modelo atômico proposto por:
a) Dalton.
b) Thomson.
c) Lavoisier.
d) Rutherford.
e) Bohr.
Questão 2
(Cefet-PR) Um dos grandes mistérios que a natureza propiciava à espécie humana era a luz. Durante dezenas de milhares de anos a nossa espécie só pôde contar com este ente misterioso por meio de fogueiras, queima de óleo em lamparinas, gordura animal, algumas resinas vegetais etc. Somente a partir da revolução industrial é que se pôde contar com produtos como querosene, terebintina e outras substâncias. Mas, mesmo assim, a natureza da luz permanecia um grande mistério, ou seja, qual fenômeno físico ou químico gera luz. Somente a partir das primeiras décadas do século XX é que Niels Bohr propôs uma explicação razoável sobre a emissão luminosa. Com base no texto, qual alternativa expõe o postulado de Bohr que esclarece a emissão luminosa?
a) Os elétrons movem-se em níveis bem definidos de energia, que são denominados níveis estacionários.
b) Ao receber uma quantidade bem definida de energia, um elétron “salta” de um nível mais externo para um nível mais interno.
c) Um elétron que ocupa um nível mais externo “pula” para um nível mais interno, liberando uma quantidade bem definida de energia.
d) Quanto mais próximo do núcleo estiver um elétron, mais energia ele pode emitir na forma de luz; quanto mais distante do núcleo estiver um elétron, menos energia ele pode emitir.
e) Ao se mover em um nível de energia definida, um elétron libera energia na forma de luz visível.
Questão 3
Considere as seguintes afirmações referentes aos postulados elaborados por Bohr ao conceber o seu modelo atômico:
I. Em um átomo são permitidas somente algumas órbitas circulares ao elétron;
II. Cada uma dessas órbitas apresenta energia variável;
III. Um elétron só pode assumir determinados valores de energia, que correspondem às órbitas permitidas, tendo, assim, determinados níveis de energia ou camadas energéticas;
IV. Um elétron pode absorver energia de uma fonte externa somente em unidades discretas, chamadas de quanta ou quantum no singular.
Indique a alternativa correta:
a) todas estão corretas.
b) somente I e III estão corretas.
c) somente II e III estão corretas.
d) somente I, III e IV estão corretas.
e) somente I e IV estão corretas.
Questão 4
Qual das alternativas a seguir indica corretamente o modelo atômico de Niels Bohr?
a) Descobriu o tamanho do átomo e seu tamanho relativo.
b) Os elétrons giram em torno do núcleo em determinadas órbitas.
c) Modelo semelhante a um “pudim de passas” com cargas positivas e negativas em igual número.
d) Modelo semelhante a um “sistema solar” em que o átomo possui um núcleo e uma eletrosfera.
e) Átomos esféricos, maciços e indivisíveis.
Respostas
Resposta Questão 1
Alternativa “e”.
O modelo atômico de Bohr propõe que o elétron, ao passar de uma órbita para outra, absorve ou emite um quantum de energia. Essa energia é emitida, geralmente, na forma de luz.
Resposta Questão 2
Alternativa “c”.
Resposta Questão 3
Alternativa “d”.
Apenas a afirmativa II está incorreta, porque cada uma das órbitas apresenta energia constante, e não variável.
Resposta Questão 4
Alternativa “b”.
As demais afirmações são referentes aos modelos atômicos dos seguintes cientistas:
a) Rutherford.
c) J. J. Thomson.
d) Rutherford.
e) Dalton.
Explicamos antes que a luz é uma entidade quântica que pode tanto se comportar como onda quanto como partícula, os chamados fótons (não leu? clique aqui). Mas como a luz é transformada no raio laser, com tantas utilidades na indústria (e vários outros setores)?
A forma como são emitidos os fótons é o princípio fundamental do laser. Complicado? Um pouco, mas fascinante também. Esse artigo explica como funciona a emissão estimulada, que diferencia o laser de outras fontes de luz.
Para entendermos melhor como acontece a emissão estimulada, temos que lembrar da constituição do átomo.
O átomo, como todos sabem, é a unidade básica da matéria. Segundo o modelo atômico de Rutherford – Bohr, dentro do átomo existe um núcleo, de carga positiva, e ao redor dele existem órbitas nas quais ficam os elétrons. Quando um elétron está na órbita mais afastada do núcleo, ele está em um estado de maior energia, ou “excitado”. Quando o elétron está na órbita mais próxima, ele está no estado de menor energia, ou “estado fundamental”.
Quando os elétrons mudam de órbita, ocorre o fenômeno da emissão e absorção de fótons. Albert Einstein, como decorrência do estudo de vários outros cientistas, construiu uma descrição completa dos processos fundamentais e das propriedades do fóton:
↳Absorção
Ao absorver fótons, o elétron acumula energia, e passa para as órbitas mais distantes do núcleo.
↳Emissão Espontânea
O elétron tem uma probabilidade constante de transitar para um estado (órbita) inferior. Quando isso acontece, ele perde energia e produz um fóton.
↳Emissão Estimulada
Quando um elétron excitado (que está na órbita de maior energia e com probabilidade constante de descender para uma órbita de menor energia) recebe a incidência de um fóton, ele libera outro fóton, idêntico ao incidido. Nesse processo, dois fótons são liberados, ao invés de um, como na emissão espontânea.
A emissão estimulada de fótons, que produz dois fótons com a mesma frequência.
Parece simples mas, para que um laser funcione, a emissão estimulada deve ser maior que a absorção. Acontece que, segundo Einstein, “Quando a luz incide num conjunto de átomos, a emissão estimulada e a absorção são igualmente prováveis”. Para lidar com isso, seu trabalho foi a fundo para incluir cálculos das probabilidades de transição entre os dois estados e também formas de fazer com que haja mais átomos nos maiores níveis do que em níveis inferiores (de energia).
A descoberta do fóton e da emissão estimulada permitiu a criação do raio laser, de luz coerente e colimada. Essas características permitem a aplicação de energia concentrada por um feixe de luz com diâmetro mínimo. Com as evoluções tecnológicas do laser de fibra, hoje é possível regular o diâmetro e o foco desse feixe facilmente, fazendo com que a luz seja capaz de cortar aço de várias espessuras.
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Referências
- O fotão e a emissão estimulada: dois ingredientes para o laser, Helder Crespo CLOQ/Departamento de
Física Faculdade de Ciências, Universidade do Porto (2005)
//cfif.ist.utl.pt/aif2005/crespo.pdf - Interações e Colisões de Fótons, Website E-fisica
//efisica.if.usp.br/otica/basico/fotons/interacoes/ - Mecânica Quântica – Formas de Radiação: Emissores de Luz, site Fisica.net
//www.fisica.net/quantica/curso/formas_de_radiacao_emissores_de_luz.php - Luz: ondas eletromagnéticas, espectro eletromagnético e fótons – site KhanAcademy
//pt.khanacademy.org/science/physics/light-waves/introduction-to-light-waves/a/light-and-the-electromagnetic-spectrum - Modelo Atômico de Bohr – site Toda Matéria
//www.todamateria.com.br/modelo-atomico-de-bohr/